塔式太阳能热发电吸热器技术进展

文中介绍了现有塔式太阳能热发电吸热器技术,针对不同吸热器结构和传热介质,结合国内外现有主要塔式太阳能热发电站,对吸热器性能进行比较研究。结果表明,外露管式吸热器结构简单、造价低,应用广泛;而熔盐作为传热和蓄热介质具有较好的性能,系统无压运行且能承受高热流密度,是将来的研究方向。     

基于能量流的塔式太阳能热发电吸热器动态建模

塔式太阳能热发电空气吸热器的最大热应力与其温度变化率成正比,吸热器出口空气温度的动态特性影响塔式光热系统的功率特性。结合热电比拟理论,采用对流换热系数和Rosseland辐射传递方程描述传热过程,建立塔式太阳能热发电系统中碳化硅泡沫陶瓷吸热体的能量流模型。通过剖析空气吸热器工作过程的传热特性,得出平均能流密度、吸热体厚度、平均孔径对出口空气温度、吸热体温度的影响,为该类空气吸热器的设计提供了理论依据。     

100MW熔融盐塔式太阳能热发电站的吸热器输出热功率与储热时长的优化研究

储热系统对非连续性的太阳能输入具有平抑作用,是塔式太阳能热发电系统的重要子系统.依托某100 MW熔融盐塔式太阳能热发电站的实际工程参数建立了计算模型,模拟分析了采用不同储热时长及吸热器输出热功率时对熔融盐塔式太阳能热发电站的初投资成本、内部收益率(IRR)和平准化度电成本(LCOE)的影响.模拟结果表明:在项目所在地...     

新型塔式太阳能热板吸热器性能研究

提出一种用于塔式太阳能热发电的新型热板吸热器结构,该结构由热板侧与板翅通道侧组成。采用正交实验方法结合有限元方法优化热板侧的支撑结构;建立板翅通道侧的计算流体动力学(CFD)模型,分析不同类型翅片及结构参数对其热力性能的影响。结果表明:较优的热板侧支撑结构为16根外直径为10 mm,内直径为5 mm的支撑杆,此时热板最大热应力为10.02 MPa(800℃)。同时,板翅通道侧采用锯齿翅片可有效地提高吸热器的传热性能,实现强化传热。     

塔式太阳能水工质吸热器性能分析

上海锅炉厂有限公司自主开发了塔式太阳能热发电吸热器性能设计程序。该程序可同时适应水工质和熔盐工质太阳能吸热器的设计计算要求。针对美国Solar Two工程吸热器,将Boeing North American,Inc.的计算结果和其试验数据与自主开发程序的计算结果进行比较,结果吻合良好。以某个塔式太阳能热发电吸热器为例,对其蒸发段和过热段的设计方案进行了详细的校核计算,重点在吸热器蒸发段的循环流量、干度、鳍端温度和鳍端温差、过热段的管子正面点温度以及吸热器的吸热效率分布等多个方面进行了分析。该校核计算的结果可为后续进行性能评价提供重要的基础数据。     

塔式太阳能吸热器过热评价模型及镜场调度方法研究

针对吸热器在运行工作时可能出现的局部过热、能流密度分布严重不均、过热烧毁等问题,对吸热器危险状况进行等级划分,并引入模糊数学法建立吸热器的过热评价模型,给出判断吸热器是否过热的影响因子。根据吸热器过热评价结果,设计合理的目标点调整原则和方法,并通过仿真效果图进行验证,仿真结果表明:过热评价模型正确、可靠,目标点调整方法可有效减弱吸热器局部过热点的能流密度峰值。     

塔式太阳能热发电站中空冷凝汽器运行特性的研究

研究人员对用于火电机组的空冷凝汽器的特性已经开展过广泛的研究,结合太阳能热发电站的选址及其发电过程的特殊性可以看出,应用于太阳能热发电站的空冷凝汽器与应用于火电机组的空冷凝汽器有所区别。以某50 MW塔式太阳能热发电站中空冷凝汽器为研究对象,通过对相关影响因素进行分析并对典型天发电过程进行模拟,得到以下结论:太阳辐照度会对空冷凝汽器产生附加热负荷,影响的大小主要与太阳法向直射辐照度(DNI)、太阳散射辐照度(DHI)和太阳位置有关;在轴流风机出力达到最大之前,轴流风机耗功会随环境温度上升呈指数增长,之后,空冷凝汽器的压力会随着环境温度直线上升;对于需要每天启动的热发电机组来说,太阳辐照度较高的日落时刻的太阳辐照附加热负荷可能会在短时间内急剧增加,从而引起轴流风机耗功大幅度增加;环境温度较高时可能会引起空冷凝汽器压力的急剧升高,这在运行中需要给予特别关注。     

塔式太阳能热发电站单塔最优装机容量分析

针对塔式太阳能热发电站不同技术路线及不同装机规模,采用全寿命周期光热电站经济分析方法,建立电站经济性对比分析模型。从电站所在地光资源及电站设备成本两维度分析,研究塔式太阳能热发电站单塔最优装机容量的变化情况,以及储能时间对单塔最优装机容量的影响。分析结果表明,塔式太阳能热发电站单塔最优经济性装机容量随着光照资源的提升或设备成本的降低而增加,随着储能时间的增加而减小。     

塔式太阳能热发电站镜场设计分析

通过对国内外现有镜场设计方法的分析与总结,从镜场效率、定日镜数目、土地利用率、电站安装和运维等方面进行比较。结果表明,并非所有的理论镜场设计方法都适用于实际电站,镜场设计必须兼顾项目的实际运营,如安装、清洗等。     

塔式太阳能热发电站圆月夜聚光实验研究

在塔式太阳能热发电系统中,吸热器采光面上的聚光能流密度分布的测量对优化整个系统的光热性能有着重要意义。本文提出一种基于月光聚光信息的塔式电站定日镜场聚光能流密度分布的间接测量方法。主要介绍2018年9月24日晚在延庆塔式电站开展的两种对月聚光实验：一种是通过塔上布置的照度计标定电荷耦合元件（Charge-coupled Device, CCD）相机拍摄的光斑图像,得到定日镜场聚光光斑的照度分布;另一种是使聚光光斑扫描过照度计,得到不同时刻的照度计数值,通过高斯拟合得到聚光光斑的照度分布。将聚光光斑的照度分布与月光测光站测得的月光法向直射照度对比,得到塔上聚光光斑的相对能流密度分布。实验结果表明,通过月光聚光实验,可以得到塔式电站的聚光光斑的相对能流密度分布（即聚光比分布）,为后续依据太阳和月亮之间的亮度分布关系,转换为日光聚光能流密度分布提供实验数据支持。     

塔式太阳能热发电站定日镜场容量优化配置

太阳倍数是反映太阳能热发电站镜场容量的直接参数,同时也是影响储热系统容量的关键参数。文章以我国西部某地区的50 MW塔式太阳能热发电站为例,建立了塔式太阳能热发电站的能量耦合模型和经济性评价模型。以LCOE最低为优化目标,通过模拟得到无储热系统以及当储热时间分别为6,10 h时,有储热系统的太阳能热发电站的最优太阳倍数,并分析了不同储热时间条件下,定日镜场容量对该电站经济效益、定日镜场效率、电站年容量因子等的影响。研究结果表明:太阳倍数和储热容量存在一个最优组合,使得塔式太阳能热发电站的LCOE最低,在此组合下,配置定日镜场容量和储热系统容量,将使得太阳能热发电站能够获得理论上最优的综合经济效益。     

塔式太阳能热发电站集热场布置优化研究

针对Planta Solar 20塔式电站采用叶序排列算法对镜场重新布置,根据电站的定日镜数量,以最高效率为原则,得出镜场布置图形和每个定日镜具体坐标,并给出定日镜场的光能利用率,对镜场的余弦效率、大气衰减损失、镜场光能利用率与塔高之间的关系进行研究。     

太阳能热发电系列文章(7)塔式太阳能热发电站接收器

本文介绍了国际现有高温太阳能热发电接收器的类型、结构、性能、应用状况,并结合我国研究现状指出我国开展太阳能接收器研究需解决的问题。     

塔式太阳能腔体吸热器光热耦合模型与试验

基于蒙特卡洛方法建立光线追踪模型,利用CCD相机和朗伯板展开聚光实验,实验结果表明测量光斑与模拟光斑在大小、形状和能量分布上吻合良好。针对腔体吸热器提出光热耦合模型,考虑腔内不同吸热管之间的辐射换热,模拟结果与实验结果最大相对误差为8.6%。     

塔式太阳能吸热器表面热流密度预测及优化

以塔式太阳能聚光集热系统为研究对象,耦合蒙特卡洛光线追踪法和卷积法,通过综合考虑定日镜阴影和遮挡因子以及反射光束对热流密度的影响,建立一种精度高、计算量小的吸热器表面热流密度分布预测数学模型,获得考虑光线遮挡、余弦损失、溢出损失及大气衰减等因素时单定日镜及全镜场下的光迹追踪路线及热流密度分布规律。并根据镜场光学效率与镜面所处的位置关系提出一种镜场布局优化方式。优化后12:00时镜场的光学效率从43.5%提高到45.6%,日平均光学效率提高约2%,太阳热流密度分布更加均匀。     

塔式太阳能熔盐吸热器运行特性与策略优化

该文研究太阳光照条件、环境温度、风速、风向等因素对塔式太阳能热发电熔盐吸热器整体热效率和散热损失的影响规律,讨论吸热器的运行策略及其对系统效率的影响.吸热器的运行受风速和入射能量的影响较大,受风向和环境温度的影响较小.额定出口温度模式下,当风速超过7m/s时,对流散热损失超过辐射散热损失.风速对吸热器局部对流散热损失的...     

太阳能熔盐吸热器热防护特性研究

针对外置式熔盐吸热器保温防护问题,搭建熔盐吸热器实验系统,通过调节氙灯模拟云遮工况,研究加装保温防护结构前后吸热器在辐射消失后的温降特性。发现采用6 cm厚硅酸铝保温棉作为防护材料,与吸热器表面间隔3 cm布置时,吸热器温度降低到熔盐凝固点附近的时间由120 s延长至560 s,运行操作时间增加3.5倍。通过增加保温防护结构可有效减缓云层遮挡后吸热器的温降速度,在熔盐凝固前争取更多操作时间,为我国多云气候特征下熔盐吸热器的安全运行提供借鉴。     

塔式太阳能热发电站定日镜单元子镜面形研究

定日镜单元子镜的面形对于定日镜在目标靶上形成良好的光斑质量至关重要。文章首先根据定日镜的实际参数,利用有限元方法拟合出了定日镜单元子镜模型,然后通过三维坐标机装置测量了水平姿态下实际定日镜单元子镜的面形,结果显示,水平姿态下的测试结果和计算结果相一致,验证了有限元模型的正确性。根据建立的有限元模型,计算了单元子镜在不同俯仰角、风速和玻璃反射镜厚度等工况和结构下的单元子镜变形,结果显示,单元子镜面形是一个复杂曲面,单元子镜的变形与俯仰角相关,同时PVB薄膜的弹性模量对单元子镜的变形也有很大影响。在俯仰角为0°的情况下,风速与单元子镜最大变形之间的关系可以表达为二次多项式,此外,在风速为25 m/s的情况下,单元子镜最大mises应力为39.87 MPa。     

塔式太阳能热发电站中定日镜的电源方案研究

针对塔式太阳能热发电站中每台定日镜的动力及控制电源的设计,提出了小型化光伏组件+蓄电池的就地电源方案,将常规电源网络的电力线缆分配模式进行了有效简化。     

世界首座商业化运营的太阳能塔式热发电站

化石能源价格,特别是石油价格的高位运行,推动了世界各国对新能源的开发利用.太阳能作为一种重要的可再生能源,对其开发和应用已成为各国可持续发展战略的重要组成部分.目前,我国已在太阳热能取暖、热水供应系统和太阳能光伏发电方面取得了显著的成绩[1].而在阳光充裕的地区,太阳能热发电也是一个备受关注的研究领域.