太阳能槽式系统焦平面能流特性及接收器结构优化

采用几何光学基本方法对太阳能槽式系统焦平面的能流特性进行研究,并针对聚光热电联供系统优化其接收器的几何结构。通过对直径太阳模型的构建与数值计算,获得槽式系统在焦平面处能流分布曲线,并与Trace Pro模拟结果进行比较,结果显示软件模拟的相对误差为5.76%。基于CCD(电荷耦合元件)对槽式系统的聚光特性进行实验测量,借助Matlab分析处理能流分布图片,发现实验结果与理论计算、软件模拟相吻合。最后提出一种新型的线聚焦接收器几何结构,研究结果表明该优化设计的接收器有益于提高聚光太阳电池的工作性能。

天气对槽式太阳能集热系统热性能的影响

槽式太阳能集热系统可以提供100~300℃的中温热源,为研究天气状况对其热性能的影响,以集热面积为15.3m^(2)的槽式太阳能集热系统为例,研究了河南省焦作地区4种典型天气(晴天、阴天、雾霾、多云)下,天气、法向太阳直接辐照度、集热器入口流体温度对该集热系统集热效率和㶲效率的影响。研究结果表明:1)在4种典型天气下,晴天时,槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率最高,分别为53.0%和50.7%;雾霾天气时槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率最低。2)法向太阳直接辐照度和集热器入口流体温度对集热效率和㶲效率的影响规律相同。3)在10:00前集热效率和㶲效率都呈增长趋势,集热器入口流体温度在32.9~71.4℃时,槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率均维持在40%以上。

腔体吸收器位置对太阳能槽式系统光热转换性能的影响

针对腔体吸收器安装位置对其光热转换性能的影响进行了理论、模拟、实验研究。构建了太阳能槽式系统吸收器表面辐射热损失的物理模型,并进行了数学验证,结果表明吸收器表面的辐照度趋于均匀分布时,系统的热辐射损失减小。基于TracePro软件模拟了腔体吸收器在不同位置时的光学效率、辐照度标准差,发现腔体吸收器安装位置小于焦距时可获得较好的光学性能,采用焦距为1200mm的槽式系统进行了腔体吸收器光热转换性能的实验验证,当腔体吸收器安装焦距为系统焦距的98.75%,集热温度为201.3℃时,所构建的槽式系统的热效率可达35.53%。

太阳能槽式系统接收器光学效率的特性研究

从理论上分析了真空管和三角形腔体两种接收器之间的光学效率差异，给出了腔体接收器有效吸收率取优化值时临界安装位置的计算表达式，并基于TraeePro软件进行了模拟计算验证。模拟结果显示腔体光学效率可达89．1％，而真空管为77．1％，垂直和平行方向安装位置的偏差对两者效率的影响类似，但腔体接收器光学效率变化曲线呈现轻微的不对称性，垂直安装位置取焦距下方5—20mm范围内最佳。反射镜面偏转误差对接收器效率的影响较大，偏转角度应控制在0．4。以内，超出该角度时腔体效率下降的幅度小于真空管。实验测试结果证实了这一结论，并且推算出在理想安装条件下、集热温度为168．6℃时两者集热效率达到平衡点55．0％，低于该临界温度时腔体接收器更占优势。

基于混合神经网络的槽式太阳能集热场出口温度预测研究

为解决槽式太阳能集热场实际现场工况难以满足现有热性能测试标准的难题,提出一种基于混合神经网络(ALSTM)模型预测槽式太阳能集热场出口温度的方法。首先对中国科学院电工研究所延庆、常州龙腾乌拉特中旗、中广核德令哈、中船乌拉特中旗4处槽式太阳能集热场动态热性能实验数据和气象数据进行预处理与相关性分析,形成训练样本数据和验证样本数据;其次对该网络模型进行训练与优化,最后进行验证,得出上述4处集热场实际出口温度与预测出口温度的最大相对误差分别为3.00%、0.31%、1.45%、1.95%。证明了该模型的预测精度较高,为槽式太阳能集热场实际现场热性能预测与评价提供了一种新的方法。

槽式扭矩盒太阳能聚光系统的故障树分析

为了提高槽式扭矩盒太阳能聚光系统的可靠性,利用模糊故障树分析法对其进行分析研究。建立了槽式扭矩盒太阳能聚光系统的故障树,通过定性分析得出了该故障树的最小割集。针对该系统故障发生概率具有模糊性及不确定性的特点,将模糊理论引入故障树分析,采用模糊数刻画底事件发生概率。在定性分析的基础上进行定量计算,得出了系统故障树顶事件发生的模糊概率隶属函数图象。

自然循环槽式太阳能中高温集热系统实验研究

介绍了规模为50kW的自然循环槽式太阳能中高温集热系统,并对系统在不同太阳辐照和排汽压力工况下的传热特性及稳定性进行了实验研究.结果表明,系统稳定运行的最低有效辐照条件为垂直镜面辐照度254～272W/m2;在较好的辐照条件下,本系统能够实现当天0.5MPa稳定排汽;在连续3d良好辐照条件下,系统产生的饱和蒸汽压力达到0.8MPa.在不同压力工况排汽过程中,由于辐照强度较小,管道热损失偏大,热管流量和携带热量偏小,自然循环换热系统均出现了不同程度的过冷换热现象.

槽式太阳能辅助燃煤发电系统热性能研究

针对槽式太阳能集热系统,建立了集热场得热及热损失等数学模型,并以典型槽式集热器EUROTROUGH-150(ET-150)组成的集热系统为例,进行了以集热场热效率最优为目标的优化;在此基础上以槽式太阳能辅助燃煤发电系统(即互补发电系统)为研究对象,采用一定的评价准则和集成方式,对直射辐射强度(DNI)设计值的选取进行分析研究.结果表明:不同回路数、不同纬度分布的集热场存在不同的最优列间距,且存在最佳取值范围的直射辐射强度设计值,使系统年性能最优.

槽式腔体太阳能集热系统特性数值模拟及优化

以槽式腔体太阳能集热系统的集热过程为研究对象,建立系统各个组成部件的传热模型,利用数值模拟进行仿真,并采用卡尔曼算法对数值模拟运算进行优化,结果表明:模拟温度平均误差在2%以内,且腔体集热效率和油箱储热效率的平均误差也有较大幅度下降。经实例分析验证优化运算下传热模型的适用性,进而运用数值模拟对系统进行优化研究,表明随着太阳辐射强度的升高而增加工质流量可维持油温在140~160℃,同时可提高腔体集热效率,从而实现稳定输出热能的策略。

槽式太阳能集热系统水动力特性仿真研究

槽式太阳能热发电集热系统的工作状态、集热效率、热损失不一致,会造成各集热回路的水动力特性不一致,从而严重影响槽式太阳能热发电集热系统的稳定性。本文以国家＂863＂主题项目＂太阳能热发电技术及系统示范＂为依托,根据槽式太阳能集热系统的拓扑结构建立了槽式太阳能集热系统的动态仿真模型。模拟了槽式太阳能热发电集热系统的水动力特性,得出了太阳辐照强度、吸热工质质量流量、吸热工质的温度等对集热系统稳定性的影响。研究结果对槽式太阳能热发电系统集热回路的设计、运行和控制策略的选取有一定的指导意义。

槽式太阳能集热系统集热性能试验研究

槽式太阳能集热系统在太阳能热发电领域的应用比较成熟,由于其光-热转化效率高的特点,近些年在牧草干燥领域的应用也越来越多。为了进一步提高牧草干燥效率,以槽式太阳能集热系统作为稳定的干燥热风能源输出,研究其真空集热管集热性能和热损失是槽式太阳能热利用的关键。利用槽式太阳能集热系统加热导热油储能,通过追踪真空集热管进、出口温度和真空集热管内温度,阐述了进入真空集热管内的导热油瞬时温度与集热器瞬时光热转换效率和真空管热损失的关系。结果表明,集热器瞬时光热转换效率与导热油进入真空集热管的温度有关,进入真空集热管导热油温度越低,换热越充分,真空集热管热损失越少,真空集热管瞬时光热转换效率越高。加大真空集热管出口和入口的导热油温差是提高槽式太阳能集热蓄热能力的关键。

槽式太阳能电站净化系统的研究

在槽式太阳能光热电站中,由于局部过热,导致导热油发生裂解,产生低沸点和高沸点杂质,为了除去杂质,电站设置净化系统,同时该系统也实现了电站系统泄压的目的。利用不同压力下各物质沸点不同的原理对杂质进行分离,保证了系统安全和系统的换热效率。

槽式太阳能辅助蒸汽发生器集热系统的优化设计

槽式太阳能集热技术用于稠油开采是光热发电技术的转型,将槽式太阳能蒸汽发生器用于稠油开采可有效降低采油工艺的常规能源能耗,保护环境。本设计以新疆塔河油田TK-921单井现有热采蒸汽系统为对象,引入槽式太阳能蒸发器进行系统改造,并对槽式太阳能蒸发器集热系统进行优化设计。首先,根据节能低成本的原则,对满足全天候热采工艺热负荷需求的槽式太阳能辅助蒸汽发生器集热系统提出了一套系统的优化设计方法;其次,通过构建槽式太阳能蒸发器集热系统的费用年值模型加太阳能保证率与系统总成本的关系,建立了系统的多目标优化模型;最后,采用MATLAB遗传算法对优化目标模型进行优化求解计算,由分析多目标函数的Pareto非劣解集,得出最佳的集热器面积值。

槽式太阳能光热系统发电量计算研究

针对太阳能槽式光热发电系统,基于光学、力学、传热学、材料学等多方面理论知识,从太阳能光照资源出发,综合考虑集热系统、换热系统、储热系统以及常规发电系统各环节效率及折减因素,研究建立了一套太阳能槽式发电量计算模型,为光热发电项目前期咨询及后期运行预测数据提供参考。

槽式太阳能热发电系统分析

槽式太阳能集热系统在太阳能热发电领域在实际使用中较为成熟,对于当前的光热转化效率较高,所以在实际的使用过程中较为广泛。对于当前的槽式太阳能发电来说,对热发电系统的创新研究决定着槽式太阳能的应用与推广,促进新型清洁能源的有效利用,对推动经济发展与生态资源的合理利用与发展有重要的作用。

太阳能槽式热发电系统

目前，中国空间技术研究院正在与国内相关部门合作，筹建我国第一座太阳能槽式热发电电站。

DSG槽式太阳能集热器传热与水动力耦合稳态模型

利用直接蒸汽发电(DSG)集热器传热特性与水动力特性耦合建立了HHC稳态模型,并利用所建模型对DSG集热器的稳态特性进行了仿真分析,得到了在太阳直射辐射强度(DNI)、工质质量流量、入口工质温度和入口工质压力变化时,DSG集热器出口参数的一系列重要变化规律.并与文献的实验数据以及其他文献所建模型计算结果进行了对比.结果表明:为保证DSG集热器正常运行时其出口工质处于干蒸汽区且出口温度在合理范围内,DNI需要大于一定阈值,并留有一定阈度,工质质量流量需设定在一定范围内,且可选范围较小,而入口工质温度、压力在较大范围内都能满足要求;通过实验数据与模型计算结果的对比,验证了所建模型的正确性和精确性.

太阳能槽式聚光单轴跟踪的应用设计

文章根据太阳与地球之间相对运动的位置关系,建立了数学模型,详细描述了跟踪系统的结构、原理和方法。通过程序控制MPC02步进电机来带动聚光槽的转动,实现了对太阳的准确跟踪,为太阳能槽式聚焦单轴跟踪系统的设计和安装提供参考。

槽式太阳能真空集热管研发的关键技术分析

从槽式太阳能热发电系统的工作原理出发,对集热管的结构、功能进行论述,提出了制约当前集热管发展的关键技术难点,并对今后开展具有自主知识产权的槽式高温集热管技术研发及其产业化发展进行了总结。