碟式太阳能聚光器风载荷系数影响因素研究——基于模糊灰色关联分析法

为了深入分析高度角、方位角、镜面间隙尺寸等因素对碟式太阳能聚光器风载荷系数的影响程度,基于模糊灰色关联分析理论,建立碟式太阳能聚光器风载荷系数的模糊灰色关联分析模型,运用Fluent 14.0软件,结合Realizable k-ε湍流模型对其风载荷系数进行模拟,并对相关影响因素进行合理分析。模拟结果表明:高度角对阻力系数和方位力矩系数的影响程度最大,其模糊灰色关联度分别为0.8336与0.7376,方位角的影响程度相对较小,而镜面间隙尺寸对其影响程度最小;方位角对升力系数、侧向力系数、翻转力矩系数及倾覆力矩系数的影响程度相对最大,其模糊灰色关联度依次为0.8244、0.7793、0.8117和0.7541,其次是高度角,镜面间隙尺寸的影响程度最小。

碟式太阳能聚光器风载仿真

为研究风载荷对碟式太阳能聚光器的影响,基于CFD流体动力学分析软件,建立碟式太阳能聚光器风载仿真计算模型,分析聚光器风载作用下的流场,计算聚光器的平均风力系数和风力矩系数,并研究聚光器风力系数和风力矩系数随不同方位角和高度角的变化规律。研究结果对开发碟式太阳能聚光器、优化聚光器的避风控制策略,以及提高太阳能电站风灾害的抵抗能力具有重要的参考意义。

风对碟式太阳能聚光器影响的数值模拟研究

为研究25kW碟式太阳能聚光器在不同工况下风载荷系数的变化规律,并确定聚光器的最佳和最差避风工况,通过建立聚光器在不同工况下的流域模型,基于Fluent14.0软件采用Realizable k-ε湍流模型对流域模型进行数值模拟。结果表明:阻力系数与聚光器有效迎风面积成正比,阻力系数的绝对值最大为1.42;当高度角为60°、方位角为0°时,升力系数绝对值最大为1.60;在各高度角(除90°外)下,侧向力系数、翻转力矩系数和方位力矩系数随方位角的增大均近似呈正弦变化趋势,系数绝对值最大分别为1.34、0.18和0.26;聚光器最佳避风工况为90°-180°,最差避风工况为0°-0°。

碟式太阳能聚光器瞬态动力学特性分析

该文结合碟式太阳能聚光器实际受风载荷的状况,运用ANSYS模拟受八级自然风时碟式太阳能聚光器的瞬态动力学特性。研究发现,工作角在0°~15°时,碟式太阳能聚光器最大位移位置在聚光镜上边缘处,工作角在30°~90°时,最大位移位置在接收器支撑板处,最大应力位置始终为骨架与跟踪系统连接板处。并以0°工作角为例具体分析了其瞬态动力学响应。

大功率单碟式太阳能聚光器跟踪控制系统研究及实现

综合分析了聚光器跟踪控制精度和综合性能对碟式太阳能发电系统的重要作用和影响,介绍了一种高精度碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的构成和工作原理,建立了核心控制器PLC中的PID及自适应模糊PID控制的Matlab/Simulink仿真数学模型,比较分析了在单位阶跃信号和扰动作用下不同控制策略时跟踪控制系统的响应特性.结果表明:自适应模糊PID控制下碟式太阳能聚光器跟踪控制系统不仅具有良好的跟踪控制精度,也具有抗干扰能力强和稳定性能好的优点,大大提高了碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的综合性能.

相同尺寸抛物/球面镜单元旋转阵列的碟式太阳能聚光器聚焦特性研究

提出一种相同尺寸曲面镜单元旋转阵列的新型碟式聚光器,包括抛物镜和球面镜阵列两种,具有制造简单、成本低和镜面单元间无遮挡可紧凑布置等优点。采用光线跟踪方法,以典型口径聚光器(宽度为D=10 m)为例,以聚光器的焦距f_(1)=R_(1)/2与其宽度D的比值f_(1)/D、抛物镜焦距f_(m)与旋转阵列半径R_(1)的比值f_(m)/R_(1)和球面镜半径R_(m)与R_(1)的比值R_(m)/R_(1)为无量纲参数,详细分析了镜面宽度d和上述无量纲参数对聚光器光学性能的影响,充分展示了新型聚光器在聚光光热(高聚光比需求)和聚光光伏领域(高能流均匀性需求)中的应用价值,并为其设计提供了依据。研究结果表明:新型碟式聚光器中平面接收器应位于z=f_(1)之下的合理位置处才能使聚焦光斑达到最小;采用抛物镜时聚焦光斑的拦截宽度在f_(m)/R_(1)=0.6处达到最小值,而采用球面镜时通常在R_(m)/R_(1)=1.0处达到最小。平均聚光比和峰值聚光比随聚光器几何参数的变化规律与拦截宽度相反:采用抛物镜时它们分别可高达2846.8和7107.0,对应的拦截宽度仅有88.3 mm;采用球面镜时二者分别可高达3000.0和7800.0,对应的拦截宽度只有87.5 mm,非常适用于高温聚光光热领域。聚光器取合理几何参数时总能获得能流分布非常均匀的正方形聚焦光斑,其平均聚光比可达420,非常适用于高倍聚光光伏领域。

标志点位置误差对太阳能碟式聚光器镜面位姿视觉调校精度的影响研究

针对太阳能碟式聚光器镜面单元安全位姿调校问题,建立了标志点位置误差对镜面单元调校精度的影响模型,分析了三个标志点中单个及其耦合位置误差对调校精度的影响规律,并采用二分法确定了符合调校精度的最大位置误差值;然后,在相同初始位姿下引入相同标志点位置误差,分析了不同镜面大小对调校精度的影响,得到镜面单元大小与符合调校精度的最大位置误差值之间的规律;最终,基于相同镜面大小和标志点位置误差下,分析了不同初始位姿对调校精度的影响。结果表明:标志点耦合情况下符合调校精度的最大位置误差值为1 mm,镜面单元越大标志点位置误差对镜面单元调校精度影响越小;对于A、C点安装位置,最优为接近-0.0087 rad,对B点安装位置应接近0.0087 rad。该研究提出的标志点位置误差与镜面单元调校精度的数学模型仅通过仿真便可得出两者之间的规律,不受反射镜几何形状的影响,节省实施成本,可广泛应用于实际场景。

基于碟式聚光系统的Al-Si相变储热锅炉试验

基于多碟式太阳能聚光器，设计开发Al—si合金的相变储热锅炉，并进行了试验。对锅炉储热过程的压力、蒸汽温度及Al—si合金相变过程的温度变化测试结果表明，在8：00～14：30，太阳平均直射辐射强度不足550W／m^2的条件下，相变温度为577oC的铝硅合金在高温储热过程中能充分加热锅炉中的水介质．产生250℃的饱和蒸汽及400℃的过热蒸汽，蒸汽压力达到3．5MPa。