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。

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体,开展了球形接头在导热油温度为393℃和压力为2.3 MPa工况条件,以及温度、压力变化条件下的性能测试研究,分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能,验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性,并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求,为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

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。

太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统特性分析

为解决河北农村建筑清洁供暖问题和太阳能利用具有不稳定性问题,设计了太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统进行实验研究。实验结果表明,冬季典型日系统发电量为4.453kWh,制热系数COP平均值3.41;夏季典型日系统发电量为5.945kWh,制冷系数EER平均值3.2;将发电量用于系统运行,制热系数COP为4.22,制冷系数EER为4.19,分别提高了23.75%和30.12%;夏季单纯PV/T太阳能电池发电量5.537kWh,本系统的发电量提高了7.37%。该系统经济效益高,运行稳定,是一种实现河北农村清洁供暖有效途径。

基于CO_(2)混合工质动力循环的塔式太阳能热发电系统四季性能分析

为高效转换塔式太阳能系统的聚光热量,将混合工质(CO_(2)/R290、CO_(2)/R600a和CO_(2)/R601a)应用于再压缩动力循环,建立塔式太阳能热发电系统的热力模型,并基于典型日(春分、夏至、秋分、冬至)的辐照条件对系统热力性能进行分析比较。结果表明:在混合工质不可燃的质量分数范围内,随着CO_(2)质量分数的增加,3种混合工质的系统热效率、效率和发电量均先升高后降低,最优质量分数分别为0.7/0.3、0.8/0.2和0.8/0.2。在3种混合工质中,CO_(2)/R290(0.7/0.3)的系统性能最佳,春分的系统热效率为18.99%,发电量为17.1 MWh。在不同典型日下,夏至系统热效率和效率略低于冬至,但其发电量最高。基于3种混合工质探究透平进口温度、循环最低温度、高温熔盐温度和分流比对系统性能的影响,结果表明,系统存在最佳分流比使热效率和发电量最高,相应分流比的范围为0.70~0.75。

熔盐塔式太阳能热发电站中蒸汽发生系统水循环方式的对比分析

蒸汽发生系统水循环方式的选择对熔盐塔式太阳能热发电站的投资经济性及安全稳定运行至关重要。对熔盐塔式太阳能热发电站的蒸汽发生系统进行了介绍,对蒸汽发生系统的两种水循环方式——自然循环方式和强制循环方式进行了技术性和经济性对比分析。分析结果表明:在目前熔盐塔式太阳能热发电站采用高温、超高压参数下,自然循环方式及强制循环方式技术路线均能满足熔盐塔式太阳能热发电站蒸发换热的需求;若选择强制循环方式,在设备选型时,应将强制循环泵的结构及运行环境作为重点进行综合分析;结合国内已建成的熔盐塔式太阳能热发电项目的运行经验及太阳能热发电技术的发展趋势,熔盐塔式太阳能热发电站蒸汽发生系统的出口主蒸汽压力在亚临界以下(<16 MPa)时,从技术性、经济性及运行维护方面综合考虑,水循环方式推荐采用自然循环方式。以期为熔盐塔式太阳能热发电站蒸汽发生系统的设计选型提供参考。

直膨式太阳能PVT热泵热水系统运行性能仿真与分析

直膨式太阳能光伏光热(photovoltaic-thermal,PVT)热泵是一种综合利用太阳能资源的新型高效技术。为探究不同环境条件以及系统配置方式对直膨式太阳能PVT热泵热水系统运行性能的影响,基于能量平衡原理在Matlab平台上建立了系统的仿真模型,基于临港地区的环境数据,分析了各季节典型日下不同配置系统的热水供应性能以及发电增益的全年波动情况。结果表明,随压缩机理论输气量的减小,热水系统的性能系数(coefficient of performance,COP)有所提高,但所需的加热时间增加,系统的全年发电增益随理论输气量的减小而减小。

新型塔式太阳能热发电系统集成研究

基于我国发展塔式太阳能的实际情况和能的综合梯级利用思路,提出一种新颖的太阳能塔式热发电系统。新系统采用双级蓄热技术,分级存储不同品位的太阳能;同时具有多种运行模式,可以灵活地切换。模拟计算表明,1MW塔式太阳能热电站的峰值太阳能发电效率为10.6%,年平均发电效率为5.1%。研究表明,合理的运行模式和系统的规模化是提高太阳能热发电系统性能的关键所在。该文研究结果为我国塔式太阳能热发电提供了新的思路和方案。

太阳能热发电聚光系统的研究进展

概述了太阳能热发电技术的发展状况,介绍了用于太阳能热发电的5种聚光系统,包括槽式、碟式、塔式、线性菲涅耳式以及地面接收式。详细阐述了这些聚光系统的光学结构、聚光原理以及聚光器件的设计方法和制作工艺,指出了不同聚光系统在聚光过程中的优缺点。文中的讨论可为太阳能热发电聚光系统的设计提供参考。

太阳能热气流发电系统非稳态耦合数值分析

太阳能热气流发电技术是目前国际太阳能研究领域的热点之一,但对带有蓄热层的太阳能热气流发电系统的研究并不多。该文分别建立了集热棚、烟囱和蓄热层的流动与传热数学模型。以西班牙试验电站模型为例进行的非稳态耦合数值计算结果表明:土壤具有较强的蓄热作用且能很好调整系统昼夜发电峰谷差;太阳辐射强度对系统散热损失的影响相当显著,太阳辐射越强,散热量越大;集热棚的顶棚是系统散热损失的主要部件,散热热流密度约为太阳辐射的10%。

太阳能热气流发电系统的传热与流动数值分析

建立了集热棚、烟囱以及多孔蓄热层的太阳能热气流发电系统传热与流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热介质的蓄热特性的影响。计算结果表明,在太阳辐射为200～800W/m^2的范围内,随着太阳辐射的增强,蓄热介质的蓄热比例先减小后增大;烟囱底部的最小相对压力显著减小,流动速度增大;系统内空气的温升增大,蓄热介质表面的温度也显著升高。

槽式太阳能直接产生蒸汽热发电系统火用分析

结合热力学第一定律与热力学第二定律,对槽式太阳能直接产生蒸汽热发电系统进行传热和火用分析。以INDITEP项目为例,对该系统进行热平衡计算与火用平衡计算,得到各部件与整个系统的热效率与火用效率,并得出集热器的火用效率低于其热效率,水/水蒸气的朗肯循环火用效率高于其热效率的结论。

太阳能热气流发电系统的性能分析

基于太阳能热气流发电系统的原理,分析了系统的发电功率和能量转换效率。数学模型的建立考虑了太阳辐射和系统尺寸参数对系统最大输出功率和最大能量转换效率的影响。以西班牙试验电站系统为例进行了数值模拟,数值计算结果与理论分析具有良好的一致性。系统最大输出功率不仅是烟囱高度的函数,同时也与系统其他尺寸和环境参数有关;在太阳辐射强度为1 000 W/m2条件下,当烟囱高度为300 m时,系统的最大能量转换效率达到1%,当烟囱高度为1 000 m时,系统的最大能量转换效率可超过3%。

太阳能热气流发电系统流道优化研究

基于相对压力概念,构建了太阳能热气流发电系统新数学模型,并对西班牙太阳能热气流电站模型进行数值模拟,分析了其流场和温度场,并据此对原始模型进行优化.计算结果表明:通过对发电系统集热棚出口和烟囱进口的局部流道进行优化,使烟囱进口处局部流速增大约14%,温度场更加均匀,相对压力减小约50%,提高了系统做功能力和能量转换效率,同时减少系统能量损失.数值模拟结果为太阳能热气流发电系统的设计和应用提供理论依据.

燃煤锅炉集成太阳能热发电系统经济性分析

考虑到系统物质流和能量流的匹配,拟定了2种太阳能与燃煤锅炉集成方案:省煤器前方案和省煤器后方案。基于槽式集热器的热力性能与锅炉的变工况理论建立分析模型。以LS-2槽式集热器与某600 MW亚临界锅炉为例,对2种方案进行模拟,总结了太阳能热与锅炉集成时热经济性变化规律,并据此分析2种方案的经济性,结果表明锅炉集成太阳能发电成本低于单纯太阳能热发电方式(solar energygenerating systems,SEGS)成本,考虑碳减排效益后,发电成本将进一步降低;省煤器前方案的太阳能发电成本低于省煤器后方案;锅炉集成太阳能发电成本受设计辐射强度、系统寿命、煤价与碳价、集热器成本的影响。

国外空间太阳能热动力发电系统发展及建议

空间太阳能热动力发电系统作为一种新型的空间供电方式 ,在费用上和性能上已经显示出了很大的优势 ,有可能成为未来的空间供电方式。国外对于它的研究已经超过 4 0年。通过介绍空间太阳能热动力发电系统的工作原理和技术发展 ,并且与其它电源系统、主要是光伏系统进行技术比较 ,显示出这种供电方式的的较大优势。重点介绍了NASA 2kW空间太阳能热动力发电系统地面样机的部件、结构和试验。根据国外研究经验 ,提出了空间太阳能热动力发电系统研究的建议。

碟式太阳能热发电系统流固耦合模态分析

为避免碟式太阳能热发电系统风激共振破坏问题,采用流体控制方程建立碟式太阳能热发电系统流场模型,并将计算得到的碟式太阳能热发电系统流场流速和压力再加载到聚光器前后表面,对碟式太阳能热发电系统流固耦合模态进行分析研究。研究结果表明:流固耦合场对碟式太阳能热发电系统模态振型的影响较小,而对碟式太阳能热发电系统的固有频率和最大变形量的影响较大,但其影响程度随模态阶数的递增而递减;与高度角β=0°时碟式太阳能热发电系统固有频率相比,高度角β=45°时碟式太阳能热发电系统固有频率均不同程度地减小,但最大变形量基本上保持不变;碟式太阳能热发电系统聚光器的上边缘以及4个悬臂梁靠近电机的部分最容易受到损坏,故应提高此部位的刚度。

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟。建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响。计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失。

太阳能热气流发电系统非稳态耦合数值分析

对包含蓄热层的太阳能热气流发电系统的传热与流动特性进行非稳态耦合数值模拟。建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部传热与流动数学模型。分析了不同蓄热介质的太阳辐射响应特性对系统昼夜发电峰谷差的影响,计算结果表明:采用热容较高的土壤作为蓄热介质可以有效降低昼夜平均温度的峰谷差,从而有效调整系统的昼夜发电峰谷差;蓄热层表面温度越高,系统不可逆性越大,能量损失和可用能损失越大;蓄热层导热系数越大,蓄热层表面温度越小,烟囱出口平均温度和平均速度越高,通过烟囱出口的能量损失越大。

先进太阳能热动力发电系统吸热/蓄热器研究

先进太阳能热动力发电系统研究目的是提高系统的效率,提高功率/重量比,为将来太阳能热动力发电系统在空间的广泛应用打下基础。通过对四种先进太阳能吸热/蓄热器的结构、性能及其设计进行分析评价,为进一步研究有发展前途的新型吸热器/蓄热器提供了参考依据。分析研究结果表明采用热管吸热器作为先进太阳能热动力系统吸热/蓄热器,大大减轻了系统质量,具有良好的应用前景。