太阳能热风发电系统集热器性能的影响因素分析

太阳能集热器是太阳能热风发电系统的重要组成部分.进入集热器的空气流量、辐射强度、环境温度、集热器内的蓄热体和集热棚的高度等参数,对集热器性能都有一定的影响.通过试验对影响集热器性能的诸因素进行了研究,并分析了各因素对太阳能热风发电系统空气集热器性能的影响.     

太阳能热风发电系统能量流的数值分析

根据太阳能热风发电系统的工作特点,建立其数值分析模型,对系统的能量流进行分析.以西班牙原型电厂为例进行数值模拟,探索太阳辐射强度和环境温度对系统性能的影响.将数值计算和西班牙试验数据进行了比较,结果具有良好的一致性.预测出太阳光辐射强度及环境温度和太阳能热风发电系统集热器进出口温差及由集热器出口到烟囱进口的系统转换段压差的影响关系.为太阳能热风发电系统的设计提供技术支持.     

太阳能热风发电技术及其应用

在太阳能热气流发电的基础上增设进风口,形成了利用太阳能和风能的太阳能热风发电系统。建立了太阳能热风发电热动力稳态数学模型,通过此模型可判断出发电系统的稳定性,并可解出热风风速、集热棚出口温度及稳态数学模型的其它参数。文章介绍了太阳能热风发电系统的实际运行情况,运行结果与数学模型计算结果相吻合。理论分析和运行实践表明,提高塔筒高度、加大塔筒内外温差、增加集热棚的太阳能吸收率、增大集热棚面积系数及风力发电机组的风能利用率,是提高太阳能热风发电量的途径。     

风压对太阳能热风发电系统的影响分析

根据太阳能热风发电系统的工作特征,以内蒙古乌海金沙沙漠太阳能热风发电系统为模型,模拟计算了不同形式的太阳能热风发电系统;对比不同系统内的气流分布,研究讨论了风压对气流流动和气流速度大小的影响。模拟结果表明:半圆形集热棚系统更具优势,其利用率较高,塔囱底部的平均气流速度可达24.38 m/s。该研究分析为乌海金沙沙漠太阳能热风发电站的建设提供了技术指导。     

10MW太阳能热气流发电系统结构优化与成本分析

针对太阳能热气流发电系统烟囱超高、集热棚超大的特点,基于太阳能热气流发电系统的流动与传热模型,预测了10 MW太阳能热气流发电系统的基本几何结构,建立了太阳能热气流发电系统各关键部件、整体系统的造价模型及发电成本模型.通过计算和对比10 MW系统各种几何结构型式的系统造价,获得了经济上较为合理的结构型式,并分析了影响集热棚、烟囱及系统总造价的主要因素,提出了降低系统造价的方法.结果表明,该方法经济、可行.     

太阳能烟囱集热器性能影响因素的试验研究

为提高太阳能烟囱发电系统的发电量和发电效率,对系统中集热器热性能的影响因素进行了实验研究.简要介绍了太阳能烟囱集热器试验装置的建立,然后进行了大量实验得出了各个影响因素对集热器热性能的影响趋势,并分析了其产生变化的原因,从而对集热器性能的影响因素有了更为全面的认识,为太阳能烟囱发电站的建立提供了依据.     

太阳能热风发电技术应用与示范

文章设计一种新型的风光耦合发电技术。在设计结果的基础上,建立了热动力稳态数学模型并进行仿真,仿真结果验证了提高太阳能热风发电量的途径是升高塔筒高度、提高集热棚吸收能量的功率。其实际运行结果验证了数学模型的正确性,表明了当外界环境风速越大,光照强度越高时,系统的发电功率就越大。该电站的建设为今后太阳能热风发电系统的设计与建设提供了理论支撑及具体的技术指导。     

蓄热介质对太阳能热风发电集热器性能的影响

分别以沙子、石子以及石子与充水黑色密封管的组合作为蓄热介质,搭建了太阳能集热器试验装置并进行了相应的试验研究,得出了不同蓄热介质的吸放热特性及其对集热器内空气进出口温差、集热器效率的影响规律.结果表明:在相同的平均辐射强度下,石子与充水黑色密封管组合集热器的蓄热性能好,且集热器空气进出口温差及集热器效率最大,为太阳能热风发电系统集热器地面蓄热材料的选用提供了依据.     

沙漠太阳能热风发电技术及其应用

通过对内蒙古乌海金沙湾地区的地理环境和太阳能资源的分析,说明了太阳能热风发电站在该地区建设具有可行性。介绍了乌海金沙沙漠太阳能热风发电实验电站的建设情况。此项目对于新能源开发具有重要意义,实现了商业化太阳能热风发电站的建设,弥补多年太阳能热风电站只停留在理论阶段的空缺,推动太阳能热风发电技术的快速发展。     

太阳能烟囱发电装置的集热棚集热效率分析

在太阳能烟囱发电系统中,集热棚是影响其发电效率的关键部件之一.为了提高太阳能烟囱发电系统的发电效率,对系统中集热棚集热性能的各种影响因素进行了分析,模拟计算了集热棚的集热效率.     

集热栅对太阳能烟囱发电系统效率的影响

采用计算流体动力学（CFD）方法对太阳能烟囱发电装置进行数值模拟，得到装置内部的温度场、速度场、压力场等分布情况。对集热棚的各种几何和物理参数进行研究和分析。结果表明，集热棚直径、太阳辐照强度、覆盖材料的透明度等诸多参数对系统效率有直接而重要的影响。     

依山建造斜体太阳能烟囱的构想

1978年,太阳能烟囱发电技术首先由德国J．Schlaich教授提出。然而,由于太阳能烟囱过高而存在工程安全性差和工程费过高的问题,世界上还没有建成一座商业规模的太阳能烟囱发电站。文章提出了依山建造太阳能烟囱的构想。通过理论分析,斜体太阳能烟囱发电系统的总发电功率和总效率比相同垂直高度的直立烟囱系统略有降低,但可以节省大量的工程费。     

烟囱性状对太阳能烟囱发电系统效率的影响

采用计算流体动力学（CFD）方法分析了烟囱对太阳能烟囱发电系统效率的影响。通过对烟囱高度、烟囱形状、烟囱内表面粗糙度和温度对系统的影响分析表明：在其它条件不变的情况下,烟囱高度和直径对系统效率影响最为显著,其次是形状,最后是烟囱内表面粗糙度和温度。     

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。     

Numerical simulation of the solar chimney power plant systems coupled with turbine

Numerical simulations have been carried out on the solar chimney power plant systems coupled with turbine. The whole system has been divided into three regions: the collector, the chimney and the turbine, and the mathematical models of heat transfer and flow have been set up for these regions. Using the Spanish prototype as a practical example, numerical simulation results for the prototype with a 3-blade turbine show that the maximum power output of the system is a little higher than 50 kW. Furthermore, the effect of the turbine rotational speed on the chimney outlet parameters has been analyzed which shows the validity of the numerical method advanced by the author. Thereafter, design and simulation of a MW-graded solar chimney power plant system with a 5-blade turbine have been presented, and the numerical simulation results show that the power output and turbine efficiency are 10 MW and 50%, respectively, which presents a reference to the design of large-scale solar chimney power plant systems.     

Performance evaluation of solar chimney power plants in Iran

The solar chimney power plant is a simple solar thermal power plant that is capable of converting solar energy into thermal energy in the solar collector. In the second stage, the generated thermal energy is converted into kinetic energy in the chimney and ultimately into electric energy using a combination of a wind turbine and a generator. The purpose of this study is to evaluate the performance of solar chimney power plants in some parts of Iran theoretically and to estimate the quantity of the produced electric energy. A mathematical model based on the energy balance was developed to estimate the power output of solar chimneys as well as to examine the effect of various ambient conditions and structural dimensions on the power generation. The solar chimney power plant with 350 m chimney height and 1000 m collector diameter is capable of producing monthly average 1-2 MW electric power over a year.     

Counter-rotating turbines for solar chimney power plants

An efficiency model at design performance for counter-rotating turbines is developed and validated. Based on the efficiency equations, an off-design performance model for counter-rotating turbines is developed. Combined with a thermodynamic model for a solar chimney system and a solar radiation model, annual energy output of solar chimney systems is determined. Two counter-rotating turbines, one with inlet guide vanes, the other without, are compared to a single-runner system. The design and off-design performances are weighed against in three different solar chimney plant sizes. It is shown that the counter-rotating turbines without guide vanes have lower design efficiency and a higher off-design performance than a single-runner turbine. Based on the output torque versus power for various turbine layouts, advantageous operational conditions of counter-rotating turbines are demonstrated.     

太阳能热气流电站中涡轮机流动特性分析

对太阳能热气流电站中的涡轮机进行了设计和数值模拟.建立了涡轮机区域流体流动的物理数学模型,并对其进行数值模拟;研究了涡轮机的转速与压降对涡轮机的流量、输出功率和能量转换效率的影响.通过与相近实验模型的试验结果对比,证明了设计方案和数值模拟方法是有效的.     

Modeling and numerical simulation of solar chimney power plants

The solar chimney power plant is a simple solar thermal power plant that is capable of converting solar energy into thermal energy in the solar collector. In the second stage, the generated thermal energy is converted into kinetic energy in the chimney and ultimately into electric energy using a combination of a wind turbine and a generator. The purpose of this study is to conduct a more detailed numerical analysis of a solar chimney power plant. A mathematical model based on the Navier-Stokes, continuity and energy equations was developed to describe the solar chimney power plant mechanism in detail. Two different numerical simulations were performed for the geometry of the prototype in Manzanares, Spain. First, the governing equations were solved numerically using an iterative technique. Then, the numerical simulation was performed using the CFD software FLUENT that can simulate a two-dimensional axisymmetric model of a solar chimney power plant with the standard k-epsilon turbulence model. Both the predictions were compared with the available experimental data to assess the validity of the model. The temperature, velocity and pressure distributions in the solar collector are illustrated for three different solar radiations. Reasonably good quantitative agreement was obtained between the experimental data of the Manzanares prototype and both the numerical results.     

太阳能烟囱发电系统的性能研究

采用通用商业CFD软件ANSYS Fluent 13.0对太阳能烟囱发电系统进行数值模拟,获得太阳能烟囱发电系统的空气流速分布。结果表明:在其他条件不变的情况下,集热棚周边高度对系统的发电功率几乎没有影响;太阳能烟囱发电系统的烟囱直径存在最佳值,使太阳能烟囱发电系统的输出功率最大;集热棚斜度也存在最佳值,使系统输出发电功率最大。