太阳能热水系统的设计和施工方法分析

近年来,随着高质量发展战略的实施,太阳能热利用产业已成为国家能源和经济领域发展的重点之一。国家能源局对太阳能热利用集热面积保有量提出了更高的指标要求,这对太阳能热利用产业来说是机遇也是挑战。太阳能热水系统是太阳能热利用产业的重要产品形式。

太阳能热利用技术研究进展与展望

太阳能热利用是重要的可再生能源应用形式之一。对中国近几年太阳能集热、蓄热等关键部件,以及系统设计方法等集成技术的重要突破进行了梳理,对太阳能热水供应、太阳能供暖、太阳能制冷及太阳能工农业应用等应用形式的最新进展进行了归纳,并对太阳能热利用的发展趋势进行了展望。中国太阳能热利用的应用形式以太阳能热水供应为主,已经向智能化、精细化方向发展。在清洁取暖进程及“双碳”目标的推动下,中国太阳能热利用技术在供暖、制冷及工农业等领域的应用逐步增多,应用形式正向多元化发展。以太阳能为主的多能协同供能系统可以在有效解决太阳能资源不稳定性问题的同时提升系统经济性,是未来低碳发展的重要方向。

太阳能热发电用熔盐储热材料金属相容性研究

为分析第三代太阳能热发电技术熔盐与低温罐选材的相容性,该文以一种低熔点(142℃)、高分解温度(>700℃)的混合熔盐为腐蚀环境,通过静态腐蚀实验研究碳钢(A515Gr70)和两种低合金钢(Q345R、15CrMoR)在450℃混合熔盐中的腐蚀行为。采用失重法测量不同金属的腐蚀速率。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)对金属腐蚀表面的微观形貌、相组成和微区成分进行分析。结果表明:碳钢不含有耐腐蚀元素Cr、Ni和Mo,腐蚀速率最大。15CrMoR表面氧化层以疏松多孔的Fe_(2)O_(3)为主,不能阻止熔盐浸入金属基体内部,导致氧化程度加重,耐腐蚀性较差。Q345R表面氧化层由致密性好的FeCr2O_(4)、NiO和TiO_(2)组成,对金属基体具有保护性,耐腐蚀性最佳。

适用于下一代太阳能热发电的集热颗粒磨损特性研究

以铝矾土惰性颗粒为研究对象,使用三腔磨损试验台获取颗粒耐磨性能和粒径分布变化规律,颗粒120 h磨损率约2.5%,粒径分布演变模型中转化比例符合正态分布(σ=1/2,d_(s)=4d)时模拟效果最好。提出磨损转换系数,通过引入磨损耗散能量作为中间量,将磨损测试设备中获取的颗粒磨损特性推广到实际太阳能热发电系统中。以100 kW太阳能热发电系统为例,计算得铝矾土惰性颗粒在系统各设备间循环一次的磨损相当于在三腔磨损试验台中运行0.0114 h,从而获得系统补料策略。

下一代太阳能热发电中固体颗粒吸热器研究进展

以化学惰性的固体颗粒作为下一代太阳能热发电系统中的传热流体和储热介质,可以使集热和储热系统的运行温度超过800℃,有望大幅度提高太阳能热发电系统的年均发电效率,进而降低发电成本。固体颗粒吸热器是太阳能热发电系统中的核心设备,国内外研究团队提出了多种技术方案。该文根据颗粒流动方式的不同对各种固体颗粒吸热器技术进行分类,并对各种固体颗粒吸热器技术的研究进展进行介绍,重点阐述了优化吸热器结构和颗粒流动特性对吸热器热性能的提升作用。此外,通过各种固体吸热器热性能参数的对比分析,结合其运行特征总结出面临的技术挑战,并提出相应的优化策略,可为固体颗粒吸热器的优化设计提供指导。

塔式太阳能热发电站吸热塔的电气系统设计要点分析

通过对塔式太阳能热发电站吸热塔的负荷特性和电气设备布置进行分析,并对吸热塔电气系统的接线方案及盘柜布置要点进行了总结。分析结果表明:1)根据吸热塔负荷需求,推荐采用电动机控制中心(MCC)就地布置和不间断电源(UPS)综合利用的设置原则,并给出了典型的电气设备布置方案及影响其布置的因素;2)根据吸热塔的结构特点及检修需求,确定了吸热塔电气配电室内电气盘柜采用“上进上出线”的方式、电缆采用竖向电缆通道及单层梯式桥架多排敷设的方案;3)根据电缆铠装型式及特点,建议塔内动力电缆选用钢丝铠装。该设计方案可有效提高塔式太阳能热发电站吸热塔电气系统的合理性、可靠性及运行检修维护的便利性,对电气系统的设计具有重要的参考意义。

智能技术在直膨式太阳能热泵效能优化中的应用

阐述人工智能驱动下的直膨式太阳能热泵系统在效能提升方面的应用和成果。通过人工智能在系统中的应用,实现对太阳能资源的监测和预测、控制算法、能耗优化和协调管理的改进。

太阳能热发电工程建造成本构成研究

由于太阳能热发电工程已投产实际资料少,从而使得投资控制的效果不够客观。本文对槽式、塔式、线性菲涅尔式三种不同型式已投产的项目调研分析,通过了解相关系统工艺构成、技术经济性分析、建造工艺组成及成本构成,从而更好地控制项目成本。对即将迎来的项目规模化起到了重要的促进作用,同时促进太阳能热行业高质量发展。

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。

塔式太阳能热发电站的定日镜无线控制自持系统研究进展

太阳能热发电技术受益于热能的可存储性,相较于光伏发电技术,其具备更好的调峰、调度及储能能力。综述了国内外在塔式太阳能热发电站的定日镜无线控制自持系统方面的研究进展,在无线控制系统方面,从安全性、传输距离及经济性角度重点比较了ZigBee、射频、蓝牙、Wi-Fi等无线通信技术,以及星型、树状、网状、环状等不同网络拓扑结构;在自持系统的供电方式方面,对光伏组件的不同安装方式,以及储能电池的类型选择和使用寿命预测进行了详细阐述。此外,简要论述了塔式太阳能热发电站的定日镜无线控制自持系统未来技术发展需考虑的方向。为塔式太阳能热发电站的定日镜无线控制自持系统的设计和优化提供了全面的分析和建议,以期为太阳能热发电技术的发展和应用提供参考。

塔式太阳能热发电站冷盐泵振动机理及处理方法

针对塔式太阳能热发电站共性存在的冷盐泵振动问题,对塔式太阳能热发电站的冷盐泵支撑平台结构形式进行了分析,剖析了振动机理,发现了振动原因,并提出了“治标”方案和根本解决方法。研究结果表明:由于熔盐动能和动量很大,熔盐运行系统中较多的弯道导致流体在流动时产生巨大冲击力,是形成振动的激振源;同时,冷盐泵所处的悬臂梁结构支撑平台存在刚度差的问题,容易导致冷盐泵与平台设备的整体晃动。从设计角度减少弯道数量并增加支撑平台刚度是解决振动问题的有效手段,可对塔式太阳能热发电站的设计和安全运行提供帮助。

某太阳能热发电项目导热油管道保温厚度优化研究

储热型槽式太阳能热发电项目在集热场中使用导热油管道数量多,因此消耗保温材料量及施工量大,针对导热油管道保温层厚度进行合理优化,可以提高整个项目的经济性。以某储热型槽式太阳能热发电项目导热油管道为例,结合保温材料的相关费用及保温厚度的技术要求等,对管道保温厚度进行合理性优化,从而达到项目的经济性最优。优化后的结果作为项目导热油管道保温层设计变更的有效依据。

太阳能热电联供组件光电热耦合与性能研究

针对由聚光器与光伏光热(Photovoltaic/Thermal,PV/T)器件构成的太阳能热电联供组件,建立太阳能流在组件中传递的光电热耦合理论模型,在稳态条件下,用理论模型计算组件电热输出性能并进行实验检测。结果表明:理论计算组件光电效率为13.1%,光热效率为53.0%;实验检测组件光电效率为13.0%,光热效率为52.8%,理论与实验结果吻合较好,说明理论模型计算准确。研究过程发现,环境温度对组件光热效率影响较小,原因在于聚光器替代大部分PV/T器件使得PV/T器件顶部热损失面积降低,进而降低了组件热损失。

槽式太阳能热发电站中槽式集热器桩基础的施工工艺研究

以某槽式太阳能热发电站的集热场施工工程为例,在国内尚无相关成熟施工工艺的现状下,针对槽式集热器桩基础施工工程量大,以及地脚螺栓施工精度高、工期紧的特点,对槽式集热器桩基础及地脚螺栓安装、固定的施工工艺进行了研究。在满足工程实践需求的前提下,从桩基础点位测量、桩基础成孔、钢筋笼的制作与安装、地脚螺栓固定架的设计和制作、地脚螺栓的安装及固定、混凝土浇筑等各方面对槽式集热器桩基础施工工艺流程进行了多次论证和现场实际验证,最终提出了一套独特的槽式太阳能热发电站中槽式集热器桩基础的施工工艺。通过实际工程验证,该槽式集热器桩基础施工工艺有效控制了地脚螺栓的施工质量,从而确保了槽式集热器的安装精度,并在大幅加快现场施工进度的基础上满足了工程的施工要求。该施工工艺可广泛应用于其他大规模槽式太阳能热发电站的槽式集热器桩基础施工中。

迪拜100 MW塔式太阳能热发电站的大气衰减率测量与分析

为缓解大气颗粒物浓度偏高地区的大气衰减对塔式太阳能热发电站发电量的影响,利用Ecotech Aurora 3000型浊度计在迪拜100 MW塔式太阳能发电站进行大气衰减率测量试验,对测量结果进行一系列的数据处理与统计学分析。试验结果表明:平均环境温度越高,大气衰减也越严重。试验得到的大气衰减率日平均值、月平均值和整个试验周期内的平均值,以及相应的变化趋势,可为塔式太阳能热发电站提供参考。在大气衰减率较高的月份,可预先考虑适当补偿太阳辐射量损失,以保证发电机组输出功率要求。

基于改进鲸鱼算法的太阳能热发电站镜场优化布置

针对塔式太阳能热发电系统中定日镜布局优化问题,以无遮挡(EB)布局模型为基础,建立光热电站定日镜场光学效率模型,通过与SolarPILOT对相同坐标数据的定日镜场进行效率计算,证明光学效率建模的准确性。通过在种群初始化时加入Kent映射,在迭代过程中添加动态双子群收敛因子、自适应精英非均匀变异、自适应惯性权重得到混合策略鲸鱼优化算法,同时引入非支配排序和拥挤度计算使算法适用于多目标优化问题,最后结合Gemasolar电站的数据以单目标和双目标分别优化EB布局中的关键参数(方位间距因子和极限重置因子),得到最优布局方案。

一种导流型太阳能热气流系统流动与传热特性的实验研究

搭建了一座小型的导流型太阳能热气流系统实验台,利用相关实验仪器所测数据对其进行流动与传热特性的实验研究。研究结果表明:实验台内的气流温度及速度的变化会受到环境因素的影响,太阳辐射强度的强弱会直接影响集热器内的气流温度分布以及导流塔底部的气流速度分布;环境风速对气流温度和速度也有一定的影响。集热器内气流温度的分布沿着入口向出口处逐渐升高,导流塔底部的气流温度最高,且南侧温度普遍高于北侧温度;当环境风速较低(0.36、0.41 m·s^(-1))时集热器内的气流温度提高率较高,而当环境风速较高(0.61 m·s^(-1))时集热器内的气流温度提高率下降。导流塔底部气流速度集中分布在不同区间范围,整体分布呈正态分布,集中在0.6~1.2 m·s^(-1)气流。太阳辐射强度越强导流塔底部的气流速度也越高;环境风速低,则导流塔底部的气流速度在较低速度出现的频率高,而环境风速较高,则导流塔底部的气流速度在较高速度的范围出现的频率高。

基于主从博弈理论的热电联供型太阳能热发电站冬季优化运行研究

针对西北地区冬季的风光资源情况以及供热需求,考虑太阳能热发电站的热电联供功能以及共享储能的发展,提出一种基于主从博弈理论的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,介绍电-热综合能源系统的构成;其次,建立热电联供型太阳能热发电站、共享储能以及用户的模型;再次,搭建能源运营商和用户聚合商之间的主从博弈模型;最后,根据西北某光热新能源基地冬季实测数据进行算例仿真,通过Gurobi学术版与启发式算法相结合的方法优化系统运行。结果表明:所建模型不仅能实现能源运营商和用户聚合商双方均获得收益,且可为碳中和背景下供热需求的解决提供新的方案。

太阳能热发电中超临界压力CO_(2)在渐扩变截面圆管内冷却传热强化机理

采用SST k-ω湍流模型对冷却条件下超临界压力CO_(2)(S-CO_(2))在等截面圆管、水平渐扩管以及不同倾斜角的渐扩管内的传热特性进行数值模拟。模拟结果表明,在相同换热面积下,相比较于等截面圆管,水平渐扩管的总传热系数提高了32.33%,30°倾斜渐扩管提高了33.12%;水平渐扩管的压降降低了53.87%,30°渐扩管降低了9.86%。采用综合性能评价准则PEC,得到水平渐扩管的综合性能最优。基于S-CO_(2)在拟临界温度Tpc处发生“类相变”的假设,获得了类液膜厚度沿管长方向的分布规律,在同一截面处,30°渐扩管的类液膜厚度最小,等截面圆管的类液膜厚度最大,从超临界态类两相的角度解释了强化传热。

太阳能热泵系统配置形式及其研究进展

采用不同用途及配置形式相结合的分类方法对太阳能热泵系统进行分类,指出不同形式太阳能热泵系统的特点、当前研究现状及未来发展趋势,分析环境及运行参数对系统热力性能的影响。通过文献综述发现,在一定运行工况下,直膨式太阳能热泵系统性能系数(COP)值可达9.40以上,非直膨式太阳能热泵系统COP值可达8.80以上。提出太阳能热泵系统的应用与研究应从能耗与效率、经济性、可靠性、运行与操控等方面着手,朝更加高效经济、节能可靠的方向发展。