太阳能热气流透平发电系统流动与传热特性分析

建立了包含蓄热层和透平的太阳能热气流发电系统的流动与传热数学模型,分析了太阳辐射和透平压降对系统透平发电输出功率以及系统各部件能量损失的影响.对MW级太阳能热气流发电系统进行的二维稳态数值模拟计算结果表明:太阳辐射和透平压降对系统输出功率以及系统出口参数的影响均非常显著;当太阳辐射高于400 W/m2、透平压降高于300 Pa时,系统输出功率可达1 MW以上;大流量的流体流出烟囱是造成系统能量损失的主要因素,集热棚顶棚也会引起较高的能量损失.     

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响.计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失.     

太阳能热气流发电系统非稳态耦合数值分析

太阳能热气流发电技术是目前国际太阳能研究领域的热点之一，但对带有蓄热层的太阳能热气流发电系统的研究并不多。该文分别建立了集热棚、烟囱和蓄热层的流动与传热数学模型。以西班牙试验电站模型为例进行的非稳态耦合数值计算结果表明：土壤具有较强的蓄热作用且能很好调整系统昼夜发电峰谷差；太阳辐射强度对系统散热损失的影响相当显著，太阳辐射越强，散热量越大；集热棚的顶棚是系统散热损失的主要部件，散热热流密度约为太阳辐射的10%。     

太阳能热气流透平发电系统数值模拟

太阳能热气流发电技术是目前国际太阳能研究领域的一个热点之一，但对负载条件下太阳能热气流发电系统的研究并不多。该文将整个太阳能热气流发电系统分成集热棚、烟囱和透平3个区域，分别建立各个区域的传热与流动数学模型。以西班牙试验电站模型为实例进行了数值模拟。计算结果表明，系统的最大输出功率略大于50 kW，与西班牙电站模型的额定功率相近，烟囱出口参数随透平转速的变化与自然对流原理相符，证明该文方法的正确性。此外，对MW级太阳能热气流发电系统进行了透平设计与计算，计算结果表明，系统输出功率超过10 MW。该文数值方法和设计方案为大规模太阳能热气流发电系统的设计和应用提供参考。     

结合产水与发电的太阳能烟囱系统特性分析

针对一种可从空气中得到淡水同时还可发电的太阳能烟囱系统,建立了热湿空气在烟囱中沿程冷却析出凝结水并发电的一维可压缩流动与传热数学模型,分析了这种结合发电与产水功能的工程结构的输出性能。结果表明:烟囱高度对凝结水量的影响较大,在一定条件下提高烟囱高度可以获得更多的水;安装在烟囱底部的风力透平功率与水力透平功率之间存在着某种相互制约的关系;随风力透平压降因子的增加,系统总功率先增大后减小,在临界点取得最大值;但当烟囱高度较高时,水力透平的功率不容忽视,系统总功率取得最大值时的风力透平压降因子临界点会减小,表明此时水力透平转换出的电能也较大。     

一种新型的太阳能发电技术

对迄今为止有关太阳能热气流发电技术的研究成果进行了全面的综述,其中包括作者在该领域的最新研究进展：太阳能热气流发电系统的热力学循环,HAG效应,带有蓄热层的系统以及带有透平的系统耦合数值模拟等,并对下一步的研究工作进行了展望。     

基于三维透平的渐扩式太阳能热气流发电系统性能分析

本文以西班牙电站模型为研究对象,通过改变烟囱出口半径,设计了6种不同扩散角的烟囱;再结合太阳加载模型和离散坐标辐射模型,考虑系统真实的三维透平运行情况,研究了渐扩式太阳能热气流发电系统的性能及最佳扩散角。结果表明:对于该系统模型,系统正常运行的最佳扩散角为2.0°;当烟囱扩散角为2.5°时,烟囱内的流线发生紊乱,出现了边界层分离及回流现象;同一透平转速下,随着烟囱扩散角增大,透平处压降也增大,但继续增大烟囱扩散角透平处压降的增长趋势减弱,且在烟囱扩散角为2.5°时,透平压降反而低于烟囱扩散角为2.0°时的透平压降;当烟囱扩散角为2.0°时,透平发电量最大为64.15 kW,系统效率最大为0.167%,是烟囱扩散角为0°时的1.4倍。     

太阳能热发电高温传热和高温储热材料技术研讨会

太阳能热发电中,系统循环效率的提高对发电降低成本有决定性作用,而提高吸热器传热介质和透平工质的工作译度对提高太阳能热发电热功转换效率具有重要影响。储热技术是商业化太阳能热发电站必不可少的部分,也是提高太阳能热发电经济的重要手段,本次研讨会旨在探讨太阳能吸热器高温传热介质和高温发电工质,高温储热材料及传热,储热系统发展所面临的科学和技术问题及探讨解决途径。     

立式集热板式太阳能热气流发电系统性能研究

介绍了立式集热板式太阳能热气流发电系统的结构及原理,分析了系统的最大输出功率及最大能量转换率。分析得出,当发电系统中烟囱的高度、宽度及太阳辐射强度增加时,均可使系统的最大输出功率和最大能量转换率增加,其中烟囱高度的影响最为显著,同时环境温度对系统功率也有一定影响。另外,系统规模受高层建筑规模的限制,最大能量转换率比原始结构的太阳能热气流电站小,但可为城市建筑节能提供新思路。     

槽式太阳能双工质回路热发电系统能量分析及分析

为了解槽式太阳能热发电系统中各热力设备的热力完善性及过程的不可逆程度,本文以热力学第一及第二定律为基础,建立了槽式太阳能双工质回路热发电系统集热器子系统、透平发电子系统及凝汽器子系统的热平衡和平衡数学模型,并结合SEGS-VI的设计参数,计算得到了系统各部分热效率与效率,从而揭示了系统的损分布及其大小。结果表明:整个系统的热损失率为78.36%,其中热损最多的部位是凝汽器,占总辐射能的33.33%;整个系统的损失率为77.2%,其中集热场的损最多,占总太阳辐射火用的67.16%。此分析结果将为槽式热发电系统的改进以及效率的进一步提高提供依据。     

新型太阳能热气流电站烟囱流场数值模拟研究

设计了一种新型立式集热板太阳能热气流电站系统,通过建立数学模型,利用CFD数值模拟软件Fluent对该电站系统太阳能烟囱内的速度场、压力场进行数值模拟,研究了烟囱高度和太阳辐射强度的变化对烟囱内空气速度场和压力场分布的影响。研究表明,烟囱高度和太阳辐射强度的增加可以强化烟囱的抽吸作用,有利于提高太阳能热气流发电输出功率。     

太阳能热气流发电辅助加热烟囱特性数值模拟

针对太阳能热气流发电系统,提出了采用二次辅助加热的技术措施,以增大气体内能,增加气流速度,提高烟囱抽力,降低烟囱高度的设想。利用流体动力学数值模拟软件Fluent对辅助加热烟囱特性进行数值模拟,研究辅助加热气流焓值变化对烟囱速度场、压力场分布的影响,并与无辅助加热情况进行比较。结果表明,太阳能热气流发电系统辅助加热可强化烟囱的抽吸作用,有利于发电机组的正常连续运行和发电输出功率的提高。     

太阳能热风发电模型中的动力相似性分析

阐述太阳能热风发电系统的理论工作循环和影响系统性能主要参数。为便于系统模型的实验研究,利用量纲分析方法,将多个主要影响因素转化成2个无量纲参数。分析模型间的动力相似性能,并用有限体积法数值验证3个模型的无量纲参数的相同规律。计算时把系统集热棚下的地面所吸收到的太阳辐射能当作恒定内热源来处理边界条件。结果表明太阳能热风发电系统模型间具有动力相似性。为推广到相似的模型上深入研究系统的性能提供重要参考。     

太阳能热风发电技术研究进展

介绍了太阳能热风发电的产生背景、技术原理和特点。太阳能热风发电能够实现由太阳能到空气动能,最终到电能的转变,具有环保无污染、运行维护简单、缓解常规能源消耗等特点。简要介绍世界上第1座试验性质的太阳能热风发电站。对太阳能热风发电技术相关研究历程从试验研究和理论研究2个方面做了综述,重点介绍了澳大利亚电站的建设进展及最新相关学术研究进展,包括过渡段理论及试验研究、系统数值模拟和太阳能热风发电技术在高山地区的应用等。介绍我国太阳能资源情况,指出我国太阳能资源丰富,适合建造大型太阳能热风发电站。     

太阳能辅助燃煤发电系统变工况动态特性分析

针对某600 MW亚临界机组太阳能辅助燃煤发电系统,选择夏至日全天100%THA、75%THA、50%THA3个运行工况,使用TRNSYS瞬态模拟软件,在太阳辐射日变化的条件下,对接入太阳能辅助燃煤发电系统后机组运行的动态特性进行了模拟。结果显示,不同工况下太阳能辅助燃煤发电系统的运行受到太阳能辐照波动的影响,变工况下的系统主要参数变化与流量变化密切相关,太阳能系统运行时锅炉主蒸汽温度升高,烟温降低,压力降低,负荷越低光电转化效率越低。在变工况过程中太阳能接入锅炉会造成主汽温度的升高,必须采取动态喷水减温措施控制主蒸汽温度,维持太阳能侧和锅炉侧的换热平衡。     

太阳能烟囱发电试验装置内流场的CFD模拟研究

建造了国内第一座小型的太阳能烟囱发电试验装置,并用FLUENT软件对该装置的流场进行了数值模拟,将温度场模拟计算值和试验检测值进行了比较,结果虽有差别,但有相似性。数值模拟结果表明,太阳能烟囱的输出功率及能量转换效率随集热棚面积和烟囱高度的增加而增加。