反射式线性菲涅尔热发电技术

本文主要介绍的反射式线性菲涅耳热发电的原理，并结合皇明2Mw在建项目的设计模型，分析了模型聚光镜场的主要光学性能和热学性能．并介绍了线聚焦的直接蒸汽生成技术。

太阳能中高温热发电反射式线性菲涅尔技术简介

一引言 随着常规化石能源的日渐枯竭，世界上兴起了新能源利用的热潮。太阳能作为新能源的典型代表，得到世界各国的重视。尤其是太阳能中高温热发电技术得到了各国政府的财政支持，也是科研工作者研究的热点。

线性菲涅尔式太阳能热发电技术发展概况

针对该技术的原理及特点、发展历程、应用现状、未来的发展趋势以及应用前景作了相关介绍。

线性菲涅尔反射式太阳能热发电系统研究进展及应用

介绍了线性菲涅尔反射式太阳能热发电系统的特点及及其优点,论述了现阶段对线性菲涅尔反射式太阳能热发电系统最新的理论及实验研究进展,最后介绍了线性菲涅尔反射式太阳能热发电站的应用情况。

不同瞄准策略的线性菲涅耳式聚光器光学性能

吸热管表面能流密度分布的均匀性对线性菲涅耳式聚光器的光热性能及安全运行有着重要影响。基于Tonatiuh光学仿真软件构建了线性菲涅耳式聚光器模型,研究了圆柱面形反射镜焦距及瞄准点位置与光斑宽度之间的关系,在此基础上探讨了不同瞄准策略下线性菲涅耳式聚光器的光学效率及能流分布的均匀性。结果表明:采用瞄准点均匀分布的瞄准策略,聚光器在保持较高光学效率的同时能够提升集热管表面能流分布的均匀性。采用优化后的瞄准策略,线性菲涅耳式聚光器光学效率可达到87.4%,集热管表面能流密度标准差由45.3%降低到30.7%,集热管顶部能流密度提升了10.2%。集热管空管预热采用该优化瞄准策略,在变占空比跟踪模式下,集热管弯曲变形程度远小于现有瞄准策略。该结果可为线性菲涅耳式聚光集热系统的优化设计提供理论支撑。

2023年中国太阳能热发电行业发展现状分析

随着中国新能源占比逐步提高的新型电力系统的建设速度加快,兼具调峰电源和储能双重功能、具备在部分区域作为调峰和基础性电源潜力的太阳能热发电技术正迎来新的发展机遇。为使社会全面了解太阳能热发电技术和行业发展,促进太阳能热发电行业进一步发展,对2023年中国太阳能热发电行业发展情况进行了梳理,同时分析了3种太阳能热发电技术的成本下降路径,并提出了一系列促进行业发展的建议。分析结果显示:中国太阳能热发电技术水平在不断提升,行业配套能力显著增强,为其进一步大规模发展奠定了坚实基础。未来,仍需要通过总结经验并尽快落地一批采用不同技术形式的太阳能热发电项目来不断提高太阳能热发电的技术水平,并促进其成本下降,助力安全可靠的新型电力系统的建设。

太阳能热发电技术路线的研究与选择

随着国家“双碳”战略的实施,太阳能热发电在新能源领域迎来迅猛发展。对太阳能热发电技术路线进行研究,分别比较各类技术路线实施的成熟度、运维可靠性、光电转化效率及选址等方面,并结合国内特殊气候条件对光热电站发电效率的影响,提出具有相对竞争力且能稳定、可靠、高效率实现的技术路线。

线性菲涅耳聚光镜场辐射量计算方法

在聚光太阳能热利用设计时,有必要计算聚光装置倾斜镜面或孔径表面的太阳直接辐射。线性菲涅耳聚光反射装置是对连续抛物面聚光镜的一种离散化近似,该聚光装置中每一行反射镜面(简称镜元)均实时跟踪太阳,故每一镜元的太阳光入射角、跟踪倾角均时刻变化,这便使系统太阳辐射计算变得相对复杂。首先利用矢量分析,得到线性菲涅耳反射装置任一镜元的入射角计算公式,然后计算整个镜场的实时辐射通量,最后得到整个镜场在有效工作期间内的累积辐射量。通过对反射光在吸热器平面的偏移分析,得到线性菲涅耳聚光反射镜场的最佳塔高计算方法。

太阳能热发电集热系统终端受限非线性模型预测控制

针对线性菲涅尔太阳能热发电集热系统的平稳性问题,提出了基于终端受限非线性模型预测控制(TLNMPC)策略。建立了系统预测模型;将终端约束条件转换为对控制量的约束条件,在模型预测滚动优化过程中加入粒子群(PSO)算法和梯度下降法形成混合寻优(PSOTLNMPC)算法;采用反馈校正修正模型预测值;按照不同的天气设定集热系统出口导热油温度目标曲线;采用MATLAB软件,通过TLNMPC算法和PSO-TLNMPC算法跟踪目标曲线,对比2种算法的控制效果。结果表明:在不同太阳辐射强度下,PSO-TLNMPC算法精度均较TLNMPC算法高,且滞后时间短,均方差显著小于TLNMPC。因此,PSO-TLNMPC算法跟踪误差小且控制精度高,控制效果优于TLNMPC算法。

线性菲涅耳太阳能聚光系统

线性菲涅耳聚光反射装置是对连续抛物面聚光镜的一种离散化近似,因由法国工程师Fresnel发明而得名。线性菲涅耳太阳能热发电技术在太阳能热发电系统中非常有用,尤其是在需要安装大面积的镜场时,对成熟的槽式太阳能聚光热发电系统形成强有力的竞争。简要介绍了线性菲涅耳聚光反射装置的技术特点及发展现状。

太阳能热发电系统多模型加权预测控制研究

针对太阳能热发电过程中广泛存在的随机性和不确定性问题,文中采集实测的数据进行聚类后建立多模型,设计了多模型加权预测控制器.首先,采用模糊聚类算法对实测的太阳能热发电数据进行分类,再用递推最小二乘法建立系统的多模型作为预测模型;其次,取集热器入口温度、太阳辐照强度以及环境温度为扰动信号,以导热熔盐的流速为控制量控制集热器的出口温度,并针对不同的子模型设计预测控制器;第三,按照子控制器的加权策略得到最小的控制增量并对系统进行稳定性分析;最后,进行试验仿真分析,和目前多采用的单模型预测控制结果比较,加权多模型预测控制精度更高,滞后时间更短.

太阳能热发电系统的前馈广义预测控制

针对太阳能热发电系统的强干扰性和不确定性的特点,结合前馈控制对大扰动信号的补偿作用和模型预测控制对随机系统具有良好鲁棒性的优点,提出了一种基于前馈补偿的模型预测控制方法。首先,忽略传热过程热损,建立太阳能热发电集热系统数学模型,作为控制器设计的预测模型;其次,考虑可测的太阳能辐射为随机强干扰信号,设计前馈补偿器;第三,在滚动优化过程中用梯度寻优算法获得最优控制量;最后设计反馈校正用于补偿模型预测误差和其他小扰动引起的误差。通过仿真实验对比,模型预测控制能有效减小小扰动信号,通过前馈模型预测控制对随机强扰动信号具有良好的抑制作用,提高了系统的控制精度。

太阳能热发电系统的分析

聚光性能较好的线性菲涅尔反射式太阳能集热系统,与常规火力发电的蒸汽系统相结合,利用太阳能可以做到昼夜自然调峰,最大化地提高综合能源利用率。为进一步分析整体太阳能联合循环系统(ISCC)的能量利用情况,本文主要对线性菲涅尔反射式太阳能集热系统与常规火力发电的蒸汽系统联合的系统进行分析。此次系统的分析以上海夏天典型天气为例,太阳直射辐照量为650W/m^2,室外平均气温25℃,集热场反射镜面积为400亩。火电厂配置N150-10.3/540/540型机组,选用中间再热、复合变压运行的燃煤自然循环汽包锅炉,其额定蒸发量为510t/h,锅炉效率为91.3%。通过相关计算,ISCC系统的年度发电量为1269.7GWh,锅炉的效率为0.482,热电转化效率为0.354,年度发电量为1200GWh。线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的效率为0.302,太阳能的光电转换效率为0.211,年度发电量为69.7GWh,一年可节约标煤25650吨,减排二氧化碳5470吨。

线性聚光太阳能热发电技术的现状及发展趋势

对比线性聚光太阳能热发电技术中的槽式和菲涅耳式热发电的基本原理,结合典型电站,分析了各型式系统的性能参数、发电效率和技术成本等指标,指出了不同技术的优势和不足。分析表明,槽式热发电技术在商业和技术上是最为成熟的一种线性聚光太阳能热发电系统,所占市场份额最大,表现出良好的实用性;菲涅耳式热发电技术通过进一步的示范项目,未来成本将进一步降低,效率也将提高。