Full scale experimental study of a small natural draft dry cooling tower for concentrating solar thermal power plant

Concentrating solar thermal power system can provide low carbon,renewable energy resources in countries or regions with strong solar irradiation.For this kind of power plant which is likely to be located in the arid area,natural draft dry cooling tower is a promising choice.To develop the experimental studies on small cooling tower,a 20 m high natural draft dry cooling tower with fully instrumented measurement system was established by the Queensland Geothermal Energy Centre of Excellence.The performance of this cooling tower was measured with the constant heat input of 600 kW and 840 kW and with ambient temperature ranging from 20 ℃ to 32 ℃.The cooling tower numerical model was refined and validated with the experimental data.The model of 1 MW concentrating solar thermal supercritical CO2 power cycle was developed and integrated with the cooling tower model.The influences of changing ambient temperature and the performance of the cooling tower on efficiency of the power system were simulated.The differences of the mechanism of the ambient temperature effect on Rankine cycle and supercritical CO2 Brayton cycle were analysed and discussed.

塔式光热电站熔盐储罐设计优化探讨

塔式太阳能光热发电站中,熔盐储罐是工程的重要组成部分,其设计方案对工程成本影响巨大,从价值工程的角度,对其进行合理的优化设计具有重要意义。通过青海某光热项目实践,在对已建项目熔盐储罐设计方案分析研究的基础上,从降低熔盐储罐死液位下冗余设计的角度,提出了多种设计优化方案,能够有效降低此类工程的建设成本。

光热发电技术发展的探讨与展望

“十四五”规划期间,光热发电的技术研究和产业应用都将进入快速发展时期。通过总结光热发电领域的基本概况和产业现状,研究分析光热发电的系统形式、子系统技术及相关前沿技术,基于度电成本和装机容量对光热发电前景进行展望。通过分析得出:“十四五”规划期间光热发电的技术路线应以发展塔式光热发电关键技术为主,同时突破关键设备、储热介质和控制软件技术,兼顾发展碟式光热发电和分布式光热发电技术;产业路线应以推动塔式光热发电规模化、商业化为主,兼顾分布式光热发电产品的开发应用,以及光热发电的多能互补和多联产应用。

塔式太阳能光热发电系统原理论述

随着我国新能源供给消纳新体系的大力建设,光热发电仍将持续活跃在新能源发电行列前端,其中塔式光热发电具有广阔的发展前景。本文对光热发电及其他发电模式进行分析比较,同时对塔式光热发电基本原理、系统组件等进行总结,为塔式光热发电的设计、建设提供理论指导,为我国实现“碳达峰、碳中和”战略贡献力量。

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。

塔式太阳能热电站故障诊断系统研究

根据塔式太阳能热电站的系统结构和运行特点,开发了塔式太阳能热发电站的故障诊断系统,采用模糊综合评价方法建立了故障等级评价体系。故障诊断系统采用以专家系统为主、径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络为辅的故障诊断结构。专家系统综合运行专家知识、模糊数学和小概率识别法量化表示故障征兆,建立故障评价体系。进行故障实例验证分析,结果表明:该故障诊断系统结构设计合理、诊断方法可行、故障诊断准确以及故障等级评价结果可信,具有较大的实用价值。

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。

太阳能塔式热发电聚光场的光学性能分析

提出了一种动态模拟太阳能塔式热发电聚光场焦斑及焦面上能流密度分布的方法,采用光线追迹法对聚光过程进行建模,推导了焦斑计算公式,并编制了基于MATLAB的应用程序,实现了对焦斑及焦面上能流密度分布的实时模拟,给出了焦斑分布及焦面上任意点能流密度随时间的变化曲线.

塔式太阳能定日镜控制系统综述

概述塔式太阳能发电系统中定日镜硬件设计及控制方式研究现状。通过对镜场控制系统分析,论述定日镜场控制方案优缺点,指出现有定日镜控制中,最大难点在于通过何种方式使定日镜实现对太阳实时、有效跟踪,诸如镜场中定日镜以何种方式排列、不同天气情况下如何控制定日镜等;提出以可编程控制器(Programm able Logic Controller,PLC)为主体的定日镜控制整体思路,并对未来塔式太阳能定日镜控制系统研究发展做出展望。

塔式太阳能热力发电技术进展

开发和利用太阳能是当今世界新能源技术革命所面临的重大课题,尤其是太阳能热力发电对人类环境的改善和电力行业可持续发展具有重要的战略意义,必将成为本世纪一种重要能源产业。为此,在比较3种太阳能热力发电系统性能的基础上,阐述了塔式太阳能热力发电系统的发展历程和特点,介绍了塔式热力发电的基本原理及其示范电站的技术进展,着重分析了塔式热力发电所涉及的关键技术,包括太阳热能定日镜、受热器和高温热能储存技术。通过对关键技术的分析,指出大规模高温热能储存是实现太阳能热力发电需优先解决的关键技术,同时提出了发展中国塔式太阳能热力发电技术所需相关基础研究的建议。

太阳能热发电技术最新进展与前景研究

对目前各种先进的太阳能热发电技术进行了回顾与分析,对现有各种系统的技术特点、竞争优势和改进趋势进行了介绍。并结合我国具体情况,对新的推广途径进行探讨。对太阳能热发电有关的配套技术如储热、反射器、吸收器等的新的研究点进行分析,并对适于我国情况的CHP系统的应用提出了需注意的问题。

1MW塔式太阳能电站蓄热系统模拟分析

以1MW塔式太阳能电站蓄热系统为研究对象,通过理论分析,建立了管壳式换热器、热罐、冷罐以及蒸汽蓄热器的动态数学模型,经验证模型具有合理性。在此基础上对蓄热系统的充、放热过程进行了模拟计算,分析研究了换热器A和C的动态特性、冷热罐内油温的动态变化以及蒸汽蓄热器的充、放热特性。模拟结果为双级蓄热系统的过程控制提供了理论依据。

1MW塔式太阳能电站换热网络的动态模拟

以1 MW塔式太阳能热电站蓄热系统的换热器网络为研究对象,通过理论分析,建立了管壳式换热器的动态数学模型,并验证了该模型及计算方法的合理性.在此基础上,采用模块化仿真方法分析了充、放热过程中受到入口温度、流量以及流量和温度同时扰动时,换热器A和C的动态特性.结果表明:换热器A和C都具有较大的热惯性,其动态响应时间分别约为30 min和20 min;在蒸汽进口温度的扰动下,换热器A和C导热油与蒸汽出口温度均无响应时滞;在导热油入口温度的扰动下,换热器C导热油出口温度存在响应时滞.

塔式太阳能双储联合发电技术

基于光热储能发展现状,结合双机联合发电技术,提出了一种新型塔式太阳能联合发电系统。该系统采用两级储热,两级发电设计,高温热气轮机与高温储热器结合,蒸汽轮机与中温储热器结合,二者既能够协调联合发电,又可短时独立发电。典型系统设计的估算结果表明,塔式太阳能热发电的峰值效率可达20.5%,年平均发电效率为13.37%。该系统能够充分利用太阳能,提高发电效率,并可回收利用低温余热。

浅析太阳能光热发电技术的发展

介绍了太阳能光热发电的工作原理及系统的基本组成形式:槽式、塔式、碟式,并简要介绍了国内外光热发电技术的发展历程及前景。

塔式太阳能热发电用空气吸热器研究综述

塔式太阳能热发电系统相对管式吸热器而言具有结构简单、高参数、高效率、易于维护等优点。其主要传热过程发生在吸热器内部的多孔介质吸热体内,经过聚光的入射辐射加热多孔介质,再通过对流传热将空气加热。介绍了塔式空气吸热器的原理、特点、分类情况以及发展现状,论述了以空气为传热介质的不同类型空气吸热器内对流-辐射耦合传热过程的特点,指出了塔式空气吸热器技术的发展方向。

塔式太阳能聚热发电系统镜场天空云运动估计研究

塔式太阳能聚热发电系统中的吸热器由于云层遮挡及离开会产生热应力损伤,因此对镜场天空的云层运动进行实时监测以及运动趋势判断、对保证系统平稳运行至关重要。然而已有技术存在维护周期短、成本高且不能对云层分块处理等弊端,对云层运动的预测效果不佳。提出了一种基于数字图像处理技术的云层运动估计方法,采用特征点匹配的方法得到云层的运动趋势,结合卡尔曼滤波器得到在理想天空条件下云层运动的最优估计,为镜场提供有效前馈信息的同时降低了监测系统的成本,实验结果验证了方法的有效性。

基于S-CO2分流再热式布雷顿循环的塔式太阳能热发电系统研究

随着工业生产和社会经济的迅猛发展,电能的消耗量急速增加,与此同时化石能源却越来越少,塔式太阳能热发电的潜力逐渐显现。建立了以熔融盐为传热介质、超临界CO2分流再热式布雷顿循环为动力循环的塔式太阳能热发电系统模型。深入分析了分流系数及压比、回热度及压差和腔式太阳能集热器的温度对系统循环热效率的影响。结果表明:不同压比存在不同的最优分流系数,使S-CO2循环效率最大;随着回热度的提升,对系统性能的提升效果越来越明显;存在最优集热器温度,使整体太阳能热发电系统效率最大。

塔槽耦合光热系统镜场效率研究

太阳能光热发电技术能量输出稳定,可用于电网调峰,是太阳能高效利用的重要方式。其中,塔式光热发电技术的集热储热温度高,系统发电效率高,具有很大的发展潜力。但由于余弦效率的影响,当塔式镜场容量超过一定限值时,镜场效率会随着镜场容量增大而降低,而槽式光热发电技术不受余弦效率影响且几乎与容量无关。因此,提出塔槽耦合的集热方案,并利用MATLAB软件对100 MW塔槽耦合光热发电系统进行光学效率仿真研究。结果表明:在总集热量不变的情况下,塔槽耦合光热系统年均光学效率达到50.65%,比单纯塔式镜场提高3.04百分点;当塔高为260 m时镜场效率比180 m时提高2.52百分点,同时塔与槽的镜场面积比从2.35降低至2.22;针对不同纬度和容量的塔槽耦合系统,提出了塔槽耦合镜场的适用范围,以期为新型太阳能光热发电系统的设计提供参考。

塔式太阳能热发电吸热器热效率影响因素分析

对塔式太阳能热发电吸热器表面的热流特性进行分析,并通过热流平衡关系式得出吸热器热效率的公式,研究了吸热器的发射率、吸收率、风速、环境温度等因素对吸热器热效率的影响;同时对不同聚光比、不同吸热器温度条件下系统的热电综合效率进行了研究分析。结果表明:环境温度对吸热器热效率的影响很小,而风速对吸热器热效率的影响不容忽略,当风速高于12 m/s时,对流散热损失超过了辐射散热损失;选择性涂层可以提高吸热器的热效率,对于高聚光比的塔式太阳能热发电技术,可提高吸热器热效率约5.0百分点;系统的热电综合效率在给定聚光比条件下存在最大值。研究结果可为吸热器的设计及整体系统的优化提供参考。