基于阶梯式预测控制的槽式太阳能集热场温度控制研究

槽式太阳能光热电站运行过程中,集热回路的导热工质出口温度稳定是电站安全可靠运行的重要控制目标。由于集热管的结构特点,槽式集热器出口温度具有大惯性、大延迟、出口温度控制问题复杂等特性。为此,构建了兆瓦级槽式太阳能集热回路的动态数学模型,并在集热器出口构建了温度控制系统,提出一种槽式太阳能发电集热回路出口温度的阶梯式预测控制器,并基于MATLAB/Simulink平台进行了仿真。仿真结果表明,对于槽式集热回路,在辐照、导热油入口温度和环境温度扰动情况下,相较于传统PID控制系统,阶梯式预测控制器调节时间更短,超调量更小,鲁棒性更好,控制效果提升明显。所提出预测控制器能很好地应对集热场出口导热油超温及导热油流量波动频繁的情况,有利于槽式集热场的安全稳定运行。

大庆油田光热清洁替代技术研究

光热由于其资源易得性,且油田所在地太阳能属于资源“很丰富”地区,成为油田清洁热能替代的主攻方向。目前,油田规模化可用土地资源较少、用热温度低,光热利用时率低、建设投资较高、经济性较差。为明确油田低温光热利用的技术路线,实现高质量利用光热、低成本建设光热,从集热温度、聚光比、追踪系统、适用场景等因素全面分析了平板式、线性菲涅尔式、槽式、碟式等8项集热技术优缺点及适用性,建立了光热系统供热的数学模型,在此基础上通过热水站现场试验,研究集热系统时点动态运行特性,定量、定性对比了相关技术经济参数。研究结果表明:可通过提高集热器聚光比和追踪系统精度来提高系统效率、降低系统功耗及成本;综合考虑技术可实施性和经济适用性,分布式小规模应用推荐采用竖槽集热技术,集中式大规模应用推荐采用类线菲集热技术。

日光温室内置式太阳能集热调温装置试验研究

为了提高冬季日光温室内的温度,研究开发了贮蓄太阳热能用于夜间温室内加温的太阳能集热调温试验装置。该装置垂直固定在日光温室内靠近北墙的钢筋拱架上,利用冬季晴天时北墙部位的太阳辐射热量使水增温,并把水储存在蓄热水箱内;夜间温室内温度降到一定程度时,利用所贮蓄的热量再给温室加温。试验结果表明:该装置白昼贮热与夜间加温效果明显,白昼集热可使水温提高20℃以上,夜间用蓄积的热量加温,可以使室内气温平均提高约1.7℃以上。

日光温室用双集热管多曲面槽式空气集热器性能试验

为了提高日光温室太阳能利用率,该研究提出了一种新型双集热管多曲面槽式空气集热器,并与该研究团队提出的日光温室太阳能主-被动"三重"结构相变蓄热通风墙体相结合构成太阳能主动集热蓄热系统,应用于乌鲁木齐日光温室。基于光学与传热学理论,重点考察了集热器结构(双集热管相对位置、长度)、集热器内空气流速、集热器进口温度、太阳辐射强度等参数,对该集热器光学性能和集热性能的影响规律。大量实验室试验及现场应用研究结果表明:1)新型双管集热器与同类型的单管集热器相比,空气流量增加了一倍、单位面积集热量增加了16%、集热效率提高了9%,冬季无跟踪条件下的集热效率为44%~52%;2)2015年11月-2016年2月乌鲁木齐日光温室应用实测结果表明,在集热器长度为16 m、管内空气流速为2.0 m/s的条件下,晴天集热系统可为日光温室提供约50~65 MJ的太阳热能,冬季累计可提供约5 325 MJ的太阳热能。研究结果为日光温室高效利用太阳能主动供热提供了新的技术方法参考。

聚光太阳能热发电系统关键技术研究综述

太阳能光热利用是目前新能源领域中自有技术含量最高、产业化发展最快、市场贡献最大的技术之一,与常规的光伏发电形式相比具有明显优势。考虑到太阳能具有能流密度较低及间歇性等特点,本文提出了基于有机朗肯循环发电的中低温太阳能利用形式,并从聚光集热、热功转换及蓄热技术3方面分别详细阐述了各自的工作原理、国内外研究及发展现状,并指出存在的问题,展示出太阳能热发电技术的广泛前景。

太阳能低温相变蓄热装置的设计与应用

太阳能采暖具有间歇性,易受天气等影响,是制约其普及的一个重要因素。将太阳能与低温相变蓄热装置相结合,在日光充足时利用太阳能采暖并蓄热,在夜间或光照不足时释放热量供给温室采暖,有助于提高系统的稳定性和太阳能的利用率,并提高太阳能采暖系统的灵活性,为冬季温室采暖节省成本。结合试验温室基本情况,经过初步计算,设计出适合的太阳能集热系统及与其联用的低温相变蓄热装置,以期为冬季温室采暖提供新思路,降低农户运行费用,为温室的管理及植物的生长提供必要的条件,同时减少环境污染,为太阳能集热系统相变蓄热装置的设计优化及应用提供参考。

以效率优化太阳能集热器工作温度

依据槽形抛物镜－管簇结构腔体式吸收器太阳能集热器的热阻网络和建立的集热器效率优化模型，在单一改变太阳直射辐照度及同时改变腔体窗光学性能情况下，分别计算了工作介质温度Ｔｆｍ，ｍ的最优运行取值。

光煤互补发电系统热力学性能分析

建立了纯燃煤发电系统和光煤互补发电系统的物理模型,从系统的能量平衡和平衡方程出发,推导了光煤互补发电系统太阳能净发电效率的解析式,并对该系统的热力学性能进行了分析,研究了集热温度、聚光比、太阳辐照强度对互补系统太阳能净发电效率的影响。结果表明:太阳能聚光集热替代的抽汽级越高,互补发电系统的太阳能净发电效率越高;当太阳能聚光集热替代同一级抽汽时,集热温度越高,互补系统的太阳能净发电效率越低;对于给定的聚光集热温度和太阳辐照强度,互补系统的太阳能净发电效率随着聚光比的增大而升高;对于给定的集热温度和聚光比,互补系统的太阳能净发电效率随着太阳辐照强度的增加而升高。本文的研究结果可为光煤互补发电系统的优化设计提供理论参考。

太阳能光热低温利用发展与研究

太阳能具有分散性强、能流密度低、适合得到中低温热源的特性,太阳能低温热利用是人们最早认识和利用的太阳能转换手段,也是将来太阳能低成本、觃模化应用的最重要的领域。本论文针对太阳能集热、太阳能采暖、太阳能干燥、太阳能热泵、太阳能空调、太阳能低温热収电等几个当前太阳能低温热利用的主要技术,介绍了各种技术的应用原理和背景,分析了各种已有技术的研究现状和社会需求,讨论了部分新技术的未来収展方向。同时介绍了中国科学技术大学在该领域的一些研究迚展。

10m^2新型槽式太阳能集热装置集热特性试验研究

本文介绍了新型槽式太阳能集热装置,着重对该集热装置集热性能进行了研究及分析,并对集热装置进行热性能试验,提出系统优化设计方案。结果表明该新型槽式太阳能集热装置具有较高的集热温度和较高的集热效率,闷晒工况下,集热介质温度可达190℃以上,循环工况下,53 kg集热介质温度最高可达115℃,瞬时集热效率最高可达36%。

太阳能集热系统测试方法研究

太阳能集热装置是一种将太阳能转化为热能的装置,其能效情况不仅影响着光热转换效率,也影响着太阳能集热装置的市场发展。目前,我国太阳能集热装置产业发展迅速,生产企业较多,规模较大,但是我国对太阳能集热装置的能效检测机构较少。按照标准测试方法对太阳能集热装置进行能效测试,不仅可以提高太阳能集热装置的质量,也可以有效分析、评价产品性能,有利于促进太阳能集热装置的优化升级,对太阳能集热装置市场的规范和发展具有重要意义。

太阳能跨季节储热供热系统性能研究

为促进太阳能跨季节储热供热(SSSH)系统在严寒地区的推广应用,以张家口市某严寒地区办公楼为研究对象,结合试验和TRNSYS动态仿真软件对集热(储热)启/停控制条件、供热性能和地温变化等进行了研究。试验结果表明,集热启/停温差增大,集热效率降低;储热启动温度升高,集热效率和储热效率均下降。模拟预测结果表明,随着集热(储热)启动温度、停止温度或启停温差的增大,集热(储热)效率均会降低,而集热(储热)循环能效比会增大。储热启动温度平均每升高1℃,集热效率和储热效率平均下降0.7%和0.3%;集热启/停温差每增大1℃,集热效率平均下降1.7%,而集热循环能效比增加2.0%。供热季热泵机组性能系数和系统性能系数分别为3.4和3.1;地温初始值为6.12℃,经过储热—供热完整循环,最终值为6.91℃,满足系统长期稳定运行要求。

小型氯化钠溶液太阳池的实验研究

报道小型太阳池的实验研究结果,并根据实验结果对太阳池的集热和蓄热性能作讨论。同时还介绍小型太阳池的设计、建造、灌液以及其温度浓度分布的测试。

牛用恒温饮水装置研究进展及应用建议

水在维持家畜正常生理功能活动、营养代谢和生产性能方面起着重要作用,而供给充足、温度适合和清洁的饮水是提高牲畜生长性能的有效手段之一。为提高西北地区寒冷季节牲畜养殖水平和经济效益,解决牲畜饮用温水问题,介绍了牛用恒温加热饮水装置研究现状,分析了电加热、太阳能加热、沼气加热及其他加热饮水装置的应用现状及优缺点,展望了未来发展趋势,并对西北不同地区养牛场恒温加热饮水方式提出建议。