太阳辐射高效聚集与镜场时空协同理论研究

研究完成了该年度的全部预期目标,完善了太阳能热发电镜场时空协同设计软件,可根据太阳直射辐射资源计算电站年发电量;可计算吸热器管壁的能流分布,解决了镜场聚光与吸热协同优化设计问题,建立镜场分区控制机制,达到聚光与吸热协同;完成了聚光器的外场安装与调试,提出了聚光器面形检测方法,并对检测方法的可行性进行了试验研究;完成了聚光器的光学性能测试方法研究,提出了聚光器光学性能测试设备研制方案;完成了聚光器外场跟踪精度测试方法研究,并进行了跟踪精度测试试验;完成了聚光器的综合性能初步评价。

塔式光热电站集热场设计综述及经济性研究

[目的]为系统性梳理塔式光热电站集热场设计的内容,评估集热场设计对电站经济性的影响,对集热场设计进行综述介绍,提出了塔式光热电站集热场设计的基本思路,分析了影响集热场效率的因素并进行经济性研究。[方法]将集热场设计分为吸热塔位置和高度设计、定日镜布置设计及集热场道路设计这三部分内容分别介绍,采用对集热场效率的构成子效率进行分解的方法,并以影响集热场经济性的主要两个设计因素为重点开展研究。[结果]提炼了集热场设计需考虑的多种因素,总结列出提升集热场子效率的各因素设计结论,提出在目前工程条件下集热场规模越大光热电站经济性越好,得到定日镜布局疏密对经济性的影响结论。[结论]所提出的结论指导意义强,为塔式光热电站设计提供借鉴。

塔式太阳能热发电站镜场的优化设计

为了提高塔式太阳能电站镜场的集光效率,需要对镜场的布置进行优化设计。基于非成像光学设计理论,提出了利用腔式吸热器的几何特性与定日镜年均效率因子相结合的镜场边界限制方法,提高了定日镜的光学效率。镜场采用规则化布置,易于进行优化,从而提高了镜场优化设计的响应速度。采用蒙特卡罗光线追迹法建立了镜场聚光的数学模型,采用参数搜寻算法优化镜场结构,在Matlab环境下编写了镜场优化设计软件,并利用现有的西班牙PS10镜场对软件进行了验证。使用该软件设计了北京10MW塔式太阳能电站镜场,设计的年均光学效率为64.15%,与PS10镜场相近,达到国际先进水平。