碟式/斯特林太阳能热发电系统经济性分析

太阳能热发电对于充分利用可再生能源、节约化石燃料资源、改善环境状况实现国家的可持续发展有着重要的战略意义。该文在世界银行和美国桑地亚国家实验室LEC公式的基础上提出了修正的世界银行公式,并对我国现有技术条件下生产10kW碟式/斯特林太阳能热发电系统的经济性进行了分析。模型计算结果表明,由于修正的世界银行公式考虑了财政、税收等因素的影响,其计算结果较世界银行公式高,两个公式得到的LEC成本变化趋势相似;提高系统生命周期可以显著降低系统的LEC成本;日照辐射强度好对于提高系统的经济性是有益的;采用太阳能天然气联合发电方式将大大改善系统的经济性。

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。

β型斯特林发动机功率影响因素分析

为了探究因素对β型斯特林发动机功率的影响,同时研究影响程度及显著性,以Schmidt分析法为基础,对β型斯特林发动机的功率进行理论计算,并针对影响斯特林发动机性能的活塞相位角、行程容积比、死容积比和温度比,利用Matlab编程绘制三维图像,分析两两因素耦合对发动机功率的影响,研究因素之间的相互作用.结果表明:活塞相位角存在最佳值,且此最佳值随行程容积比、温度比的增加分别呈现减小、增大的趋势;行程容积比越大功率越大,且死容积比越小,行程容积比对功率的影响越大,最佳行程容积比为0.5~1.5;死容积比的增加将导致功率降低,死容积比应小于1.5,而行程容积比的增加会使此降低幅度增大,温度比的增加使此降低幅度减小;功率随温度比的增大而减少,最佳温度比应小于0.5.最后,利用正交试验设计分析4个因素的影响作用大小及显著性,得到温度比和行程容积比相对显著的结果.

基于AMTEC的碟式太阳能热发电系统的可行性研究

提出一种基于AMTEC的碟式太阳能热发电系统,该系统通过分离式热管把碟式太阳能集热系统和碱金属热电转换器(AMTEC)耦合起来。以碟式太阳能集热系统的热性能以及AMTEC的热电转换性能为基础,对提出的基于AMTEC的碟式太阳能热发电系统的性能进行了初步分析。结果表明,在一定的参数条件下,该系统的总体热电转换效率达到20.6%,该系统在碟式太阳能热发电系统中具有一定的竞争力。最后指出了需进一步解决和研究的问题。

碟式太阳能聚光器的研究现状及展望

阐述槽式、塔式和碟式三种太阳能热发电系统的基本工作原理及各自优缺点,对比得出碟式太阳能热发电系统以其发电效率高、占地面积小、布局灵活等优势而倍受人们青睐。碟式太阳能聚光器作为碟式热发电系统中极其重要的部件之一,其性能的优劣对系统的发电效率、稳定性、成本等影响很大。结合国内外碟式太阳能聚光器的研究现状,指出当前碟式太阳能聚光器研究中存在的一些不足,为研制出一种聚焦比高、成本低、稳定性强的碟式太阳能聚光器提供一定的理论基础。

碟式斯特林太阳能发电系统最新进展

太阳能热发电技术中最具发展潜力的是碟式太阳能高温发电技术,尤其是近几年碟式斯特林太阳能发电技术更是令世界瞩目,它具有光电转换效率高、耗水量低、发电方式灵活及可逐步规模化等特点。目前,国内外碟式斯特林太阳能发电系统的研制方兴未艾,国外太阳能斯特林发电机制作及测试技术已趋于成熟,正处于中试和大规模推广阶段。国外主要的碟式斯特林发电系统包括SES公司的SunCatcher单元、Cleanergy公司的Eurodish单元、Infinia公司的PowerDish单元等。国内碟式斯特林太阳能热发电技术研究取得了一些成绩,但总体来说,目前还未获得实质性的进展,相关研究尚处于初级阶段。碟式斯特林太阳能发电系统的核心部件是太阳能斯特林发电机,其某些关键部件的研发难度较大,如高温太阳能吸收器、高效回热器、工质密封、功率和转速控制等。要攻克这些关键技术,需要国内外相关部门的大力支持。我国科研工作者应通过各种形式与国外斯特林发电机制造商及科研机构进行技术合作,逐渐掌握此项技术;或者借鉴国外的研制经验自主研发,然后通过示范推广,建设大型碟式斯特林太阳能发电厂。

碟式/斯特林太阳能热发电系统设计I——集热器设计计算数学模型

在碟式斯特林太阳能热发电系统没有商业运行以前,无法得到国外已有系统设计方法的情况下,提出了以能量守恒方程和集热器光学特性为基础的设计计算数学模型,并使用估算和核算相结合的方法进行了设计计算。计算结果与现有系统参数吻合良好。

斯特林发动机的发展与应用

回顾了斯特林发动机的发展历史,讲述了斯特林发动机的结构类型与主要分析方法,总结了斯特林发动机的关键技术,阐述了斯特林发动机的特点及主要应用,最后展望了斯特林发动机的发展前景。

聚光型太阳能热发电现状及在我国应用的风险分析

聚光型太阳能热发电(CSP)是可能实现太阳能大规模利用的形式之一,其技术可行性已得到证明,并在个别国家进入了预商业化阶段。文章对目前世界上聚光型太阳能热发电的发展现状及未来发展障碍进行了阐述,针对我国发展CSP技术进行了风险分析,并提出了若干建议。

碟式太阳能自动跟踪系统误差分析

碟式太阳能热发电是太阳能的主要利用形式之一,具有热―电转换效率高、开发潜力大等优点。碟式太阳能热发电设备工作时需将太阳光进行汇聚,故其对太阳位置的跟踪精度要求较高。由于受到现有制造业技术水平的影响,碟式太阳能自动跟踪系统在生产过程中会出现各种影响其跟踪精度的误差。为了提高碟式太阳能自动跟踪系统的跟踪精度,就必须了解系统误差的形成原因。在对碟式太阳能自动跟踪系统控制部分、传动部分和其他部分的误差情况进行了系统、细致和认真的分析后,得出结论:自动跟踪系统中某些软件系统误差、某些传动机构误差及安装误差等可以量化表达,采取适当措施可减小或避免此类误差的产生;而硬件系统误差、工作平台误差、润滑和密封造成的误差以及风载误差等既无法量化表达也无法避免。该结论为提高自动跟踪系统精度方面的研究奠定了一定的理论基础。

碟式斯特林太阳能热发电系统结构仿真研究

在介绍碟式斯特林太阳能热发电系统研究进展、动态及应用前景的基础上,对碟式斯特林太阳能热发电系统进行了设计和分析。针对碟式斯特林太阳能热发电系统的整个结构,建立了典型工作状态下碟式太阳能热发电系统支撑桁架的有限元分析模型,通过分析确定了最危险的工作状态。根据分析结果,对桁架的结构提出了优化建议。

VSAP软件在碟式太阳能热发电系统设计中的应用

进行碟式太阳能热发电系统结构设计的关键是保证其可靠性和稳定性,为此,本文用VS-AP有限元软件完成了系统结构的设计计算与分析,并在此基础上解决了聚光器配重、改善系统稳定性等问题。

一种基于计算机控制的抛物面型聚光系统的自动调校方法

利用单块镜面的等腰三角支撑结构,从数学模型出发,分析镜面支撑杆的长度变化与接收屏上光斑位置的关系。研究发现支杆的运动和反射光斑运动有近似线性关系。当支撑杆P1和P2等量相对和相向运动时,光斑在接收屏上的轨迹是两条近似相互垂直的直线,由此光斑在屏上的任意位置可通过这两个方向的运动组合得以实现。结合图像处理技术和自动控制技术,将此算法设计成一套基于计算机控制的闭环自动调光系统并将其用于实验分析。实验结果可验证理论的正确性,与传统的"Color Look-Back"和"AIMFAST"方法相比,新系统不但保持了传统方法的优点,并且在场地限制方面表现出很大的优势。

太阳能热发电系统的研究开发现状

太阳能热发电是一种很有发展前景的大规模太阳能利用技术。介绍和分析了国内外塔式、槽式、碟式等太阳能热发电技术的研究状况,分析了这些技术的优缺点以及一些改进方案。结合我国国情,指出了我国太阳能热发电所面临的问题及挑战;根据我国可再生能源发展规划,分析了我国太阳能热发电技术的发展前景。

太阳能模拟电加热器的研究

吸热器是碟式太阳能热发电系统的重要部分,它决定着控制系统及发电机输出电能的性能。为了在实验室条件下模拟碟式太阳能热发电系统吸热器的工作情况,综合采用碟式太阳能热发电原理和吸热器技术,设计加工了一种太阳能模拟电加热器,并对其进行了实验研究,得到了较理想的效果,证明了该方法的可行。

太阳能模拟电加热器的研究

吸热器是碟式太阳能热发电系统的重要部分,它决定着控制系统及发电机输出电能的性能。为了在实验室条件下模拟碟式太阳能热发电系统吸热器的工作情况,综合采用碟式太阳能热发电原理和吸热器技术,设计加工了一种太阳能模拟电加热器,并对其进行了实验研究。

对太阳能热发电走向成功之路的思考

从理论方面对降低太阳能热发电投资成本的方式进行了分析,认为可通过扩大规模来降低投资成本,依靠扩大发电系统的规模和优化镜场设计来提高太阳能热发电系统的光电转换效率;碟式和点聚焦菲涅耳聚光系统的光热转换效率高,竞争力较强。当采用超大功率蒸汽轮机时,可使发电系统的规模扩大10倍、热电转换效率提高25%;按照光学效率和接收器热效率均达到92%计算,碟式聚光系统的光热转换效率可达到84.64%,而塔式聚光系统的光热转换效率为57.73%,前者比后者提高了46.62%,使碟式太阳能热发电系统的光电转换效率比塔式太阳能热发电系统的提高了83.3%,从而使碟式太阳能热发电系统的总投资成本比塔式太阳能热发电系统的下降了45.4%,共用跟踪系统使其总投资成本又下降了4.8%,再加上碟式太阳能热发电系统的中发电系统规模扩大10倍,最终,碟式太阳能热发电系统的总投资成本可比塔式太阳能热发电系统的降低75.2%。在不考虑材料和制造技术方面进步的情况下,太阳能热发电的上网电价可从目前的1元/kWh降至约0.25元/kWh,使太阳能热发电成为未来有竞争力的主要能源技术。

碟式太阳能热发电系统中斯特林发动机的研究

在分析碟式太阳能热发电系统工作原理的基础上,以碟式太阳能热发电系统中的斯特林发动机为研究对象,分析斯特林循环以及斯特林发动机的关键技术。结合碟式太阳能热发电系统中斯特林发动机的研究现状,指出斯特林发动机的诸多研究热点,为碟式太阳能热发电系统相关研究提供依据。

直径17.70 m抛物碟式聚光装置的设计与研制

设计并建造直径17．70m的碟式聚光装置，抛物镜面焦距为9．49m，采光面积204m^2。结合25kW碟式聚光装置的研制经验，对聚光装置的部分结构进行新尝试，包括镜面单元采用铝蜂窝板基体，高度角机构采用下置式，镜面单元安装采用激光定位等。研制水冷平面接收靶，在视日跟踪状态对聚光装置焦平面的聚焦光斑进行测试，验证镜面单元安装及视日跟踪的有效性。配置S260型斯特林发电系统，运行表明DS-CSP系统的净输出功率与太阳直射辐照度（DNI）基本呈正线性比例关系，数据中DNI最大值为761W／m^2，此时DS-CSP系统的净输出功率可达40．5kW（测试时有效采光面积200m^2），其光热转换效率为26．6％。

碟式斯特林太阳能热发电系统接收器聚热技术

接收器在碟式斯特林太阳能热发电系统的能量转换效率中起着重要的作用。介绍了接收器的一般分类和结构特点,并利用12m聚光碟进行有关接收器在不同尺寸下的内部聚热量和温度分布等相关研究.试验结果表明,在相同条件下,接收器内聚热量的大小取决于聚光碟的聚焦能力和接收器的结构尺寸,接收器的深度和聚热量成反比,深度越小,聚热量越大;接收器的深度和加热管的温差成反比,深度越大,温差越小。试验所得数据和聚热规律,可为后续的接收器设计和制造提供有效的改进依据。