太阳能热气流发电系统的热力性能分析

对太阳能热气流发电系统的热力学性能进行了分析,建立了系统的热力学循环,进一步分析了系统的实际循环效率和理想循环效率,对不同规模的太阳能热气流发电系统的热力学特性进行了计算比较.结果表明:大规模太阳能热气流发电系统相应的标准布雷顿循环效率、理想循环效率以及实际循环效率分别为:35%,10%～25%和0.9%～2.0%.分析结果为太阳能热气流发电技术的设计与商业应用提供理论参考.     

太阳能热气流发电系统的热力性能分析

对太阳能热气流发电系统的热力学性能进行了分析,建立了系统的热力学循环,进一步分析了系统的实际循环效率和理想循环效率,对不同规模的太阳能热气流发电系统的热力学特性进行了计算比较。结果表明:大规模太阳能热气流发电系统相应的标准布雷顿循环效率、理想循环效率以及实际循环效率分别为35%,10%～25%和0.9%～2.0%。分析结果为太阳能热气流发电技术的设计与商业应用提供了理论参考。     

塔式太阳能-超临界CO2发电系统集成与优化

  [目的]  传统塔式太阳能热发电效率较低,采用超临界CO₂（sCO₂）布雷顿循环集成太阳能发电可有效提高系统效率。  [方法]  采用联立方程法建立塔式太阳能集热发电（CSP）和sCO₂布雷顿循环集成系统的非线性规划数学模型以辅助系统分析与优化。模型包含太阳能集热子系统、sCO₂布雷顿循环以及高精度CO₂状态方程的约束,无需调用外部CO₂物性数据,可实现对集成系统任意数量的设计变量的同步优化。将模型应用于塔式CSP与sCO₂简单回热布雷顿循环和再压缩布雷顿循环系统的案例研究,优化系统并分析设计变量对系统效率的影响。  [结果]  研究结果表明:集成再压缩循环系统最大热效率达29.4%,高于简单循环系统的24.9%。再压缩循环的最优透平入口温度为901 K、最优膨胀比约为3;简单循环的最优透平入口温度为826 K、最优膨胀比皆大于3.2。  [结论]  系统存在最优的透平入口温度,提高透平入口温度可提高系统效率,但过高的温度会导致系统效率下降;系统存在最优膨胀比,膨胀比对集成再压缩循环系统的热效率影响较小,但对集成简单循环系统效率的影响较大。     

S-CO2布雷顿循环太阳能电力淡水系统火用分析

设计一种使用S-CO₂布雷顿循环的太阳能电力淡水系统,对系统的工作原理和结构组成进行介绍,并对系统开展运行性能和火用分析。结果表明,设计工况下系统的输出电功率为233.8 MW,布雷顿循环效率为37.5%,淡水日产量为3981.6 t。增大太阳辐照度有利于提高系统的电力输出和总的能量效率。定工况下的火用分析结果表明,太阳塔集热器中的火用损最大,为303.99 MW,对应的火用效率为64.45%。海水淡化换热器的火用效率最低,且其火用损值也较大。随着太阳辐照度的增加,太阳塔集热器、海水淡化系统换热器和回热器内的火用损均有不同幅度的增加。因此,对于该S-CO₂布雷顿循环太阳能电力淡水系统的后续优化而言,应重点考虑改进这些部件的性能。     

基于CO2混合工质动力循环的塔式太阳能热发电系统四季性能分析

为高效转换塔式太阳能系统的聚光热量,将混合工质(CO₂/R290、CO₂/R600a和CO₂/R601a)应用于再压缩动力循环,建立塔式太阳能热发电系统的热力模型,并基于典型日(春分、夏至、秋分、冬至)的辐照条件对系统热力性能进行分析比较。结果表明：在混合工质不可燃的质量分数范围内,随着CO₂质量分数的增加,3种混合工质的系统热效率、效率和发电量均先升高后降低,最优质量分数分别为0.7/0.3、0.8/0.2和0.8/0.2。在3种混合工质中,CO₂/R290(0.7/0.3)的系统性能最佳,春分的系统热效率为18.99%,发电量为17.1 MWh。在不同典型日下,夏至系统热效率和效率略低于冬至,但其发电量最高。基于3种混合工质探究透平进口温度、循环最低温度、高温熔盐温度和分流比对系统性能的影响,结果表明,系统存在最佳分流比使热效率和发电量最高,相应分流比的范围为0.70～0.75。     

基于塔式光热的S-CO2布雷顿循环关键参数优化

超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环在光热发电领域具有良好的应用前景,优化参数是进一步提高系统循环效率的重要措施.采用THERMOFLEX软件建立了10 MW级基于塔式光热的S-CO2布雷顿循环发电系统模型,通过模拟计算分析了诸多系统参数对循环效率的影响.结果表明,S-CO2透平入口温度、分流比和主压缩机入口温度均对...     

塔式太阳能热发电接收器的研究进展

太阳能接收器是塔式太阳能热发电集热系统的重要组成部分。文中介绍了目前国内外已有的间接外露式、间接管状、直接无压式、直接有压式、复合型和多级型6种主要类型的塔式接收器的工作原理及研究现状。综合研究的现状及结果表明:间接式接收器技术风险低,易实现大容量蓄热,可连续、稳定发电,但热力损失大、效率低。直接式接收器换热效率高,可达80%,但蓄热技术尚不成熟,难以实现连续发电。复合型和多级型发电成本可降至0.082美元/度,具有巨大的商业应用前景。     

太阳能热发电系列文章(2)塔式与槽式太阳能热发电

塔式太阳能热发电塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统。塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群,将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上,用以产生高温,加热工质产生过热蒸汽或高温气体,驱动汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组发电,从而将太阳能转换为电能。     

太阳能热发电中超临界压力CO2在渐扩变截面圆管内冷却传热强化机理

采用SST k-ω湍流模型对冷却条件下超临界压力CO₂(S-CO₂)在等截面圆管、水平渐扩管以及不同倾斜角的渐扩管内的传热特性进行数值模拟。模拟结果表明,在相同换热面积下,相比较于等截面圆管,水平渐扩管的总传热系数提高了32.33%,30°倾斜渐扩管提高了33.12%;水平渐扩管的压降降低了53.87%,30°渐扩管降低了9.86%。采用综合性能评价准则PEC,得到水平渐扩管的综合性能最优。基于S-CO₂在拟临界温度T_pc处发生“类相变”的假设,获得了类液膜厚度沿管长方向的分布规律,在同一截面处,30°渐扩管的类液膜厚度最小,等截面圆管的类液膜厚度最大,从超临界态类两相的角度解释了强化传热。     

不同太阳能资源区不同容配比对光伏电站发电量影响的研究

在太阳辐照度低于标准测试条件(1000 W/m²)的时间段,光伏阵列的输出功率达不到额定的输出功率,导致逆变器不能按照额定功率运行,造成光伏发电系统交流侧设备的利用率低。根据项目所在地的太阳能资源情况,光伏电站在系统设计时选择合适的容配比,在不增加交流设备成本的情况下,可提高电站的整体发电量,并提高交流设备的利用率。     

塔式太阳能热发电系统性能模型及其仿真研究

结合塔式太阳能热发电系统中主要设备的机理模型和变工况下的运行方式,建立一套能完整反映电站工作过程的性能模型.发电系统在太阳法向直射辐照度扰动下的动态过程研究结果表明:吸热器出口熔盐温度、表面最高温度、散热功率的过渡过程较平缓,效率在瞬时突变后会逐渐恢复到接近扰动发生前的水平;吸热器出口熔盐温度、表面最高温度、散热功率与...     

直接空冷型槽式太阳能发热电系统技术经济分析

以50MW槽式太阳能直接空冷发电系统为研究对象,基于光电效率、发电量、度电成本评价指标,对空冷光热机组和水冷机组的年热力性能与经济性进行比较分析研究.结果表明:在储热时长9h下,当以年光电效率最高为优化目标时,空冷机组和水冷机组聚光器采光面积分别为425100 m2(集热场回路数130)和398940 m2(集热场回路...     

太阳烟囱发电系统及其固有的热力学不完善性分析

简述了太阳烟囱发电系统的工作原理，指出根据浮力产生的压强差的不同计算方法将得到不同的性能评价。基于这种发电系统的创始人Schliach给出的一个30MW的算例，计算了太阳集热棚和烟囱组合的第一定律效率及集热棚和烟囱各自的第二定律效率。说明太阳烟囱发电技术实质上是太阳热发电，受热力学定律的制约。虽然太阳集热棚的效率相当高，但其第二定律效极低，比第一定律效率低一个量级。由于作为热发电系统热源的热空气的温度很低，这就导致了即使在理想的条件下系统的发电效率也较难大于1％     

不同温差发电循环流程系统的热经济分析

采用模拟的方法,对朗肯循环、卡琳娜循环和上原循环建模,在不同热源温度环境下,分析不同循环流程热效率η和平准化度电成本C_LCOE的差异;同时,通过对循环蒸发温度和透平入口压力进行分析,探究其在不同循环流程中对热经济性能的影响。研究结果表明,卡琳娜循环在各热源温度下均有较高的热效率,但经济指标表现不佳;低温热源环境,纯氨工质朗肯循环在同等条件下C_LCOE最低,在设计时,朗肯循环应选用饱和蒸汽状态,尽可能增加透平入口压力,减小蒸发过热度;高温热源环境,上原循环C_LCOE最低,卡琳娜循环和上原循环C_LCOE极小值与热效率极大值对应的透平入口压力存在偏差,按最小C_LCOE标准可获得更高的发电量和更低的设备成本。因此,在流程设计时,需考虑不同循环在各热源环境中的热经济性能。     

考虑电网安全稳定约束的光伏电站最大安装容量计算与分析

对某独立的地区电网中接人光伏电站的最大安装容量进行计算,并分析了在稳态情况下对电压和网损的影响以及光伏电站出力突变对系统暂态稳定的冲击影响,分析发现影响光伏电站容量的主要因素是节点电压的安全和稳定约束.     

基于典型气象条件的风光互补系统容量优化

采用当地风速和辐射强度等气象因子日变化典型特征曲线为基础数据,以风光互补发电系统日输出功率曲线最接近当地负荷曲线为最优化目标,以风电和光伏装机容量为变量,建立一种并网风光互补容量优化配置模型,旨在提高清洁能源占比和利用效率.利用武汉某区域用电负荷数据和该区域测风塔风速数据及太阳辐射数据进行算例分析,结果验证了所提出优化...     

空间闭式布雷顿太阳能热动力系统(火用)分析

建立了闭式布雷顿太阳能热动力(SDCBC)系统及各个主要部件的(火用)分析模型,对SDCBC系统及其主要部件进行了(火用)分析,讨论了系统的部分丰要参数对整个系统删效率的影响.结果表明,能昔转换单元中膨胀机、压缩机的效率、回热换热器的回热度对系统炯效率影响最为明显,因此在选择能量转换单元时不仅需要尽可能地提高转换效率,还要考虑各个部分互相匹配的问题.此外,在综合考虑阻力损失和重量的情况下要尽可能选择更加高效的回热换热器.