微型HAT循环过渡过程动态模拟

在建立压气机、燃烧室、透平、回热器、湿化器、气水换热器、转轴转动惯性模型、气道热惯性模型和燃料供给系统模型等单元部件动态模型的基础上,建立了恒转速微型HAT循环的系统动态模型及其控制系统模型。对其阶跃降负荷过渡过程进行了动态模拟,并与微燃机简单、回热循环进行了对比。结果表明,该动态模型能够有效地对系统的过渡过程进行模拟与分析,计算稳定可靠,可为微型HAT循环控制系统设计与分析提供模型基础;控制系统设计合理,能够满足调节负荷和转速的要求,保证循环系统安全运行;水路的热惯性对系统响应影响较小,而回热器的热惯性是影响微型HAT循环和回热循环过渡过程响应的主要因素。     

太阳能与燃煤机组集成发电系统性能研究

以常规燃煤机组为原型,提出新的槽式太阳能与燃煤机组集成发电方式,即槽式太阳能集热场加热小汽轮机排汽,取代部分1号高压加热器回热抽汽。利用模拟软件建立发电系统计算模型,分析太阳能辐射强度（DNI）和集热面积对该系统性能的影响。以动态投资回收期TDP、内部收益率IRR等为评价指标,对该系统进行经济性分析。结果表明：随着太阳能幅射强度的增大,互补发电系统的太阳能发电功率、太阳能热电转换率等随之增大,且集热面积的影响趋势与太阳能幅射强度（DNI）大致相同;在拉萨地区进行该系统建设的IRR最高,为16.97%;对IRR的敏感性影响因素从大到小排序依次为煤炭价格、集热器造价和并网电价。     

太阳能热发电熔盐槽式集热回路流量分配特性研究

在太阳能热发电站中,抛物面槽式集热系统多回路的流量分配特性对集热工质出口温度和电站运行性能具有重要影响。传统U型集热回路采用调节阀可实现各回路流量的平衡分配,但对系统的控制水平要求较高,且建设成本较大。该文以熔盐槽式集热系统为研究对象,提出采用Z型布置结合母管变径的新型集热回路,以实现多回路流量自平衡;通过开展流量分配的理论设计计算,以及基于Apros软件搭建的集热系统动态仿真模型,研究太阳直接法向辐射DNI、入口质量流量变化以及云遮扰动工况下,Z型集热回路的流量分配、出口温度和回路压降的稳态和动态变化规律。研究结果表明,槽式集热回路Z型布置结合母管变径的方式在稳态和瞬态工况下都具有较好的流量自平衡特性。     

基于Modelica的回热型微型燃气轮机动态模拟

以Bowman TG80微型燃气轮机为研究对象,采用模块化的建模方法,基于Modelica/Dymola平台建立了回热型微型燃气轮机的全工况动态热力系统及控制系统模型。根据试验数据对模型不同负荷下的发电效率进行了对比,并通过验证模型的启动、连续变负荷和停机动态过程,确定了多个关键技术参数。最后,分析了阶跃升降25%负荷过渡过程中不同回热器热惯性、转轴转动惯量、燃烧室容积惯性和控制器参数的系统动态响应。结果表明：不同负荷下的发电效率与试验值吻合良好,设计工况相对误差为0.11%,部分负荷最大相对误差为3.58%;根据停机工况确定的转动惯量和高温气道质量分别为0.016 kg·m²和5 kg,启动和连续变负荷过程与试验数据吻合较好;回热器热惯性和转轴转动惯量是影响系统响应特性的主要因素,回热器和转轴轻量化有利于实现更优的动态响应;合理的PID控制参数可以优化控制品质,比例增益和积分时间对控制效果的影响较大,微分时间作用不明显。     

熔盐槽式太阳能热发电站集热系统性能研究

通过SAM软件建立了建设在中国拉萨市、以低熔点熔盐为集热蓄热工质的80 MW熔盐槽式太阳能热发电站模型,结合理论分析,通过参数分析法,以槽式集热系统的集热效率等性能参数为优化目标,对该槽式电站模型的集热系统进行模拟优化分析。主要分析了集热器的开口宽度和集热系统的布置方案对熔盐槽式电站集热系统性能的影响。通过对比分析各组数据,得到适用于熔盐槽式电站的集热器、集热器阵列最佳布置方案(即集热系统单回路中最佳集热器数量和总回路数)、集热系统工质最佳设计出口温度和集热系统最佳分区数之间的匹配关系。     

槽式太阳能热发电站集热场安装布置浅析

在槽式太阳能热发电站的设计中,由于集热场集热器设备外形较大,布置安装整个集热器装置是太阳能热发电站厂区规划设计的核心工作之一。本文从工艺角度出发,对集热场整个场地设备管道布置的问题进行了探讨,提出了厂区集热场集热器、导热油系统相关设备管道等布置的基本原则和方案,以达到提高槽式太阳能热发电站设计水平,持续规模化发展我国槽式太阳能热发电项目的目标。     

太阳能集热器系统的四维热网络动态仿真模型

在首次提出太阳能集热器系统单元（微元）段分节点热阻、热容网络－－四维热网络概念基础上,建立腔体式吸收器－槽形抛物镜太阳能集热器系统的集热过程动态仿真模型。在外界驱动力均变的情况下,该模型不但可求得集热器系统中任一切面各部件温度随时间的分布,也可求得任一时刻各部件温度沿集热器系统的空间分布,从而首次实现大型太能集热器运行工况的四维动态仿真。     

一种基于新结构的线性腔式太阳能集热器研究

提出一种适用于槽式太阳能热发电系统的新型线性腔式集热器。通过Tracepro模拟聚光镜焦距、弧形结构及开口宽度对系统光学性能的影响;采用热网络模型对该集热器的传热性能进行参数化研究,确定优化的集热器结构为优弧型,开口宽度为70 mm,与其匹配的聚光镜焦距为2100 mm。研究结果表明,当太阳直射辐射强度为500 W/m2,集热温度为650 K时,系统光热转换效率达65.3%。与一类传统真空管集热器的对比表明,该新型线性腔式集热器的集热性能优于UVAC Cermet直通式真空管集热器。另外,该线性腔式集热器生产和维护成本明显低于真空管集热器,对于促进槽式太阳能热发电技术具有重要意义。     

槽式太阳能辅助燃煤发电系统热性能研究

针对槽式太阳能集热系统,建立了集热场得热及热损失等数学模型,并以典型槽式集热器EUROTROUGH-150(ET-150)组成的集热系统为例,进行了以集热场热效率最优为目标的优化;在此基础上以槽式太阳能辅助燃煤发电系统(即互补发电系统)为研究对象,采用一定的评价准则和集成方式,对直射辐射强度(DNI)设计值的选取进行分析研究.结果表明:不同回路数、不同纬度分布的集热场存在不同的最优列间距,且存在最佳取值范围的直射辐射强度设计值,使系统年性能最优.     

两种全玻璃真空管型太阳集热器集热系统动态特性比较

利用实验研究全玻璃真空管型集热器热模型的结果表明,全玻璃真空管内的容水热容对太阳能热水系统动态特性的影响不容忽略,应在模拟采用的方程中包含热容项。冬季采暖工况下比较全玻璃管及U型管式全玻璃真空管型集热器组成的太阳能热水系统的热性能:集热器的出水温度、水泵的运行、有效集热量等,结果显示,在不考虑热容影响情况下,全玻璃管集热器系统的集热量、热效率稍大于U型管式系统。但考虑实际存在的管内容水热容的影响后,U型管式全玻璃真空管型集热器系统却明显大于全玻璃管真空管型集热器系统。通过不同气候条件下的4个典型地区的模拟结果显示,2种集热器集热系统,U型管式全玻璃真空管型集热系统有相对较高的集热效率。对于容水量差距较大的集热器,完全依靠集热器截距效率、热损失系数难以完全评判太阳能集热系统的有效集热能力。     

DSG太阳能槽式集热器动态特性

采用数值模拟方法,分析了以水,水蒸气为工质的DSG槽式集热器的动态流动与传热特性.首先建立了管内流体的一维多相流动与传热模型,并利用差分法对该模型进行求解,计算结果与现有文献数据吻合较好.分析了稳态条件下,集热器出口流体工质参数受太阳辐射强度、流体质量流量、人口温度和入口压力的影响规律.在动态分析中,研究了辐射强度变化所导致的出口参数变化特性.从阶跃响应和脉冲响应的分析中得出,虽然热惯性存在,但短期的辐射强度波动对出口温度仍有较大影响,但对出口压力的影响较小.辐射波动将对一次直通DSG系统出口温度产生很大波动.     

利用四维热网络仿真模型计算反射镜和腔体窗光学性能对太阳能集热器系统热性能的影响

首次提出太阳能集热器系统单元（微元）段分节点热阻、热容网络——四维热网络概念，并以此建立腔体式吸收器－槽形抛物镜太阳能集热器系统的集热过程动态仿真模型。利用该模型计算了抛物镜反射率ｐ、腔体窗透过率ｔｇ及腔体窗发射率ｅｇ对太阳能集热器系统热性能的影响     

利用太阳能集热器系统仿真模型进行季节划分研究

利用太阳能集热器系统单元（微元）段分布热阻，热容网络－四维热网络概念，及由此建立的腔体式吸收器－槽形抛物镜太阳能集热器系统的集热过程动态仿真模型，在给出地理位置、不同季节气象条件和文中建立的太阳直射辐日分布模型情况下，计算澳大利亚的达尔文地区在几个典型月份里平均每日太阳直射辐射强度Ｉｂ、工作介质温度Ｔｆｍ、瞬时集热效率Ｐｔｏｔ，ｃ，ｎ和瞬时Ｙｏｎｇ效率Ｐｅ，ｃ，ｎ随时间的分布（中国尚无各地区计算Ｉ     

Performance analyses of Cu–Cl hydrogen production integrated solar parabolic trough collector system under Algerian climate

The potential of hydrogen production by thermochemical cycle in Algeria using solar radiation as heat sources is estimated under the climate conditions of the country. The study analyzes an integrated copper–chlorine (Cu–Cl) thermochemical cycle with solar parabolic trough system for hydrogen production. In order to determine the most promising solar sites available for deploying the integrated system, the direct normal solar irradiance (DNI) for horizontal tracking system oriented in North-South has been estimated and compared for different locations. Heat gain from parabolic trough collector model is evaluated under Algerian conditions. To describe the different steps of the Cu–Cl cycle for hydrogen production, we perform a thermodynamic analysis accounting for relevant chemical reactions and including the determination of the energy necessary to the cycle. A parametric study is conducted to investigate the effect of heat gain from the parabolic trough collector (PTC) on the hydrogen production rate. Furthermore, the rate production of hydrogen by the Cu–Cl cycle is analyzed and compared for performance improvement of the system for different climatic regions in Algeria. Simulation results reveal great opportunities of hydrogen production using Cu–Cl cycle combined with solar PTC in the south of Algeria with annual hydrogen production exceeds 84 Tons H₂/year (around 0,30 kg/m²/day).     

Analysis of assisted coupled solar stills

The potential of coupled solar stills as a mean for improving solar distillation yield is investigated. A model for a simple solar still assisted by an external solar collector is presented. The governing coupled heat and momentum balance equations are solved for a quasi-steady-state condition with temperature dependent physical properties. The results show that for coupled stills the fresh water productivity increases as the solar collector area of the assisting device increases. For an ideal system, neglecting the thermal inertia, the yield is linearly dependent upon the solar insolation. The thermal inertia causes a significant drop in the system yield and deviation from linearity. The net efficiency of the coupled system is higher than that of a similar simple still by a value that depends mainly upon the system configuration and independent of the meteorological conditions. Comparison of the analysis with experimental data is satisfactory.     

槽式太阳能集热器热性能实验测试

针对天津市槽式太阳能集热系统性能测试平台,对不同太阳辐射强度、入口流体温度以及不同工质流量状况下集热效率和集热管压降变化规律进行实验测试,通过测试数据对槽式太阳能集热器热性能进行分析.试验结果表明:在天津地区槽式太阳能集热器集热效率可以达到66.1％;太阳辐射强度的增强,会提高集热效率,并且集热器进出口的压降会随之降低...     

A novel auto-cascade low-temperature solar Rankine cycle system for power generation

A novel auto-cascade low-temperature solar Rankine cycle (ALSRC) system is proposed. Compared to the single stage low-temperature solar Rankine cycle (SSLSRC) system, the ALSRC system is different because it consists of two solar collectors, two expanders, a regenerator, and an internal heat exchanger (IHE). The working fluid for the ALSRC is the zeotropic mixture Isopentane/R245fa. The main advantages of the ALSRC system is that heat from the exhaust stream of the expanders are reclaimed twice, once using an IHE and another time using a regenerator. System parameters such as regeneration, mixture composition, the outlet temperature of the low temperature solar collector, and the inlet temperature of two expanders are investigated to determine their effects on thermal efficiency. Results showed that with a regenerator, the thermal efficiency of the ALSRC system using a mixture of 0.32 R245fa by mass was significantly higher than that of the SSLSRC system. It was determined that regeneration, the mixture composition, and the outlet temperature of the low temperature solar collector are all important factors that affect the system’s thermal efficiency.     

中温太阳集热器系统热状态特性数值模拟的三维动态热网络实验验证

以中温太阳集热器系统单元段分节点热阻、热容网络概念,建立腔体式吸收器－槽形抛物镜中温太阳集热器系统的热性能动态模型。利用所建立的集热器单元测试系统对模型进行实验验证。     

非金属管式平板太阳能集热器研究

运用平板太阳能集热器热迁移因子F_R的表达式,研究集热器管间距W和管外径D_o对F_R的影响规律。研究发现,随着W的减小,F_R逐渐增大,当W趋近于D_o时,F_R趋近最大,此时集热管导热系数对F_R影响甚微,即可采用非金属材料替代金属材料制作集热管;随着D_o增大,F_R先增加而后逐渐下降。研制了非金属管式平板太阳能集热器,建立了其性能试验测量系统。试验结果表明,当工质流量为0.165 kg/s时,F_R为0.738,平均集热效率为54%。运用BP神经网络算法,建立了非金属管式平板太阳能集热器出口热流体温度的预测模型,并将预测结果与试验结果进行了比较。