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.     

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。     

太阳能热气流发电系统透平发电及其能量损失

对包含蓄热层、透平的太阳能热气流发电系统的流动及传热及发电特性进行数值模拟,建立了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.计算结果表明:当太阳辐射为800 W/m2、透平压降为400 Pa时,系统输出功率可达160 kW;此外,大流量的流体流出烟囱成为造成系统能量损失的主要因素,集热棚顶棚也造成了大量的能量损失.     

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。     

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。     

太阳能辅助燃煤电站一体化发电技术研究

在分析太阳能低品位热利用技术和常规燃煤发电技术优点的基础上,将槽式太阳能热发电技术应用于常规燃煤电厂,寻求太阳能大规模利用的新途径。对太阳能与燃煤电站一体化发电进行可行性探讨和研究,以某典型300 MW机组为例,利用并联电算法对太阳能与燃煤机组复合系统的热经济性指标进行计算分析,得到了太阳能热利用系统与火电机组的最佳耦合方案。     

太阳能热风发电系统性能参数数值模拟

为了全面衡量太阳能热风发电系统的性能,在常用热平衡方程的基础上,增加压力方程和理想气体状态方程,建立了太阳能热风发电系统中集热棚和烟囱的一维可压缩瞬态模型,计算系统内气流的温度、压力和密度分布,由此得出的系统总压差动态变化与相关文献的实际测量值基本一致。利用该模型分析烟囱形状参数对烟囱效率的影响,结果表明:烟囱效率随烟囱高度和烟囱直径的增加而增大;采用渐缩形烟囱会降低烟囱效率,而采用渐扩形烟囱会提高了烟囱效率且随烟囱倾角增大烟囱效率增加,但渐扩形烟囱倾角达到极值后再进一步增大时,烟囱效率几乎不再发生变化。     

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。     

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。     

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。     

贯流式水轮机间隙流动的数值分析

本文阐述了如何应用间隙流动的数值模拟来分析解决贯流式水轮机的一些实际问题。通过间隙流动的模拟对某电站所采用的转轮进行了数值计算和分析,并与实际运行情况进行了比较。结果表明,此项技术能够准确模拟出通道内的流动情况。随着此项技术的普遍应用以及经验的积累,将对贯流式水轮机的水力设计起到重要的指导作用。     

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。     

风光氢联合式独立发电系统的建模及仿真

提出了一种独立使用的风光氢联合式独立发电系统，该系统由风力发电、太阳能发电、氢能系统(包括电解水制氢、燃料电池系统、超级电容等)及其他系统单元组成。各单元通过2条直流总线联接，并采用功率流控制。由于风力发电与太阳能发电所输出的功率随风速和日照的变化而变化，因此采用燃料电池系统与超级电容堆与风光发电系统配合使用，以保证系统在任何条件下都具有可靠的供电性能。当风能与太阳能充足时，风机与光伏阵列可满足负荷的需要，同时还可向电解池供电；如果不能满足负荷的需要则由燃料电池提供额外的电能，同时由超级电容在短时期内向负荷提供燃料电池最大功率以外的那部分电能。最后在Matlab环境下建立了系统仿真模型，并以西藏边远村落为例对该系统的动态响应进行了仿真分析，仿真结果表明本文提出的供电系统可以用于以西藏为典型代表的风速和光能变化较大的边远地区。