中国遥感卫星辐射校正场敦煌戈壁场区光环境变化研究

为有效评估集热塔散射辐射对敦煌场区光环境的影响程度,本文采用Monte Carlo三维辐射传输模型模拟与CE318多通道光度计等高线实测分析相结合的定量分析方法,以解决散射辐射交融于背景辐射中难以定量评估的问题。通过使用新型的ASC200云量自动观测仪,提高晴空辩识精度。通过开发CE318四象限定位修正算法,有效提高观测数据质量。2020年1~3月收集到的有效数据显示除了550 nm通道,集热塔未对天空漫射辐射产生明显影响。对于500 nm通道,在有效数据对应的观测几何下(距离0.87~3.07 km,观测天顶角为77.30°~51.32°),集热塔吸热器对天空漫射辐射的影响不超过0.93%。与模型模拟结果相结合进行分析,得出如下结论:当距离电站2 km时大电站散射辐射带来的天空漫射辐射相对变化<1.62%;当与电站距离≥3 km时相对变化<0.93%。本项研究成果对利用敦煌场开展遥感定量化应用、准确评估发电站引进的不确定度因素具有积极意义。

车载清洁移动机械臂的时间-冲击最优轨迹规划

以对塔式热发电站定日镜表面清洁作业的车载清洁移动机械臂为研究对象,考虑到机械臂的清洁效率及运动过程中的震动和磨损问题,提出一种机械臂时间-冲击最优轨迹规划方法,优化其时间与冲击量,提高机械臂工作效率的同时延长使用寿命。利用关节空间的位置-时间序列,采用5次B样条函数在关节空间构造插值曲线,以机械臂关节的角速度、角加速度和角加加速度为约束量,利用改进多目标粒子群优化(MO-PSO)算法对目标函数进行优化求解,最后通过构造归一化权重目标函数将多目标优化转化为单目标优化求解出最优解。仿真分析表明,该方法可提高机械臂的工作效率并减少磨损及振动。

基于改进鲸鱼算法的太阳能热发电站镜场优化布置

针对塔式太阳能热发电系统中定日镜布局优化问题,以无遮挡(EB)布局模型为基础,建立光热电站定日镜场光学效率模型,通过与SolarPILOT对相同坐标数据的定日镜场进行效率计算,证明光学效率建模的准确性。通过在种群初始化时加入Kent映射,在迭代过程中添加动态双子群收敛因子、自适应精英非均匀变异、自适应惯性权重得到混合策略鲸鱼优化算法,同时引入非支配排序和拥挤度计算使算法适用于多目标优化问题,最后结合Gemasolar电站的数据以单目标和双目标分别优化EB布局中的关键参数(方位间距因子和极限重置因子),得到最优布局方案。

塔式太阳能电站三轴定日镜装置研究

针对现有塔式太阳能定日镜装置在极端天气下稳定性差的问题,本文提出采用三轴支撑方式的定日镜装置,通过有限元分析方法确定了3个支撑轴最优位置,根据地理位置和时间推算太阳的高度角和方位角,结合反射定律得到控制定日镜平面的最佳空间角度。在优化布置支撑轴的基础上,对支撑轴的高度控制量进行推导计算,并设计了相应的定日镜控制系统。最后,以某塔式太阳能电站实际数据为例进行试验验证,结果表明本文提出的定日镜控制系统正确可行。

塔式光热电站定日镜不同聚焦策略的影响分析

以某50MW塔式光热电站为仿真对象,根据电站的主要仿真参数,建立了光热电站定日镜场模型和圆柱形外露式吸热器模型。针对定日镜简单聚焦、交替偏移聚焦和正态分布聚焦3种不同聚焦策略,选取典型气象年的气象数据,采取光线追迹法,通过计算得到在设计点工况、夏至日全天以及不同镜场布置条件下吸热器表面能流密度的分布情况,比较分析了3种不同聚焦策略对吸热器安全性的影响。结果表明:3种聚焦策略中,交替偏移聚焦策略较好地缓解了吸热器表面能流密度分布不均的现象,具有较高的安全性。

塔式太阳能热发电站性能的影响因素研究

采用SAM软件模拟研究光资源(太阳能法向直接辐射量DNI)、太阳倍数、储热时长、装机规模及发电机组循环效率等因素对塔式太阳能热发电站性能的影响。研究结果表明光资源越好,则电站的发电量和容量系数越高;优化设计太阳倍数和储热时长,以获得最佳的聚光集热系统和储热系统配置,结果表明,对装机19.9 MW的电站而言,在太阳倍数2.5和储热时长15 h的组合下,可获得较好电站性能;装机规模并非越大越好,对太阳倍数为2.5,储热15 h的单塔电站而言,50 MW是性能较好的装机规模;发电机组循环效率的提高可降低定日镜数量和储热容量,减少投资。

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。

塔式太阳能热电站接收器的建模仿真

以常见的圆柱式接收器为研究对象,整体上建立集总参数模型,用BP神经网络预测方法辨识得到聚焦在接收器上的太阳辐射、接收器内工质流速与工质出口温度之间映射关系,并进行验证。研究结果表明,集总参数模型、BP神经网络预测方法的预测效果良好,BP神经网络预测方法的预测精度更高。

熔盐塔式太阳能发电站与熔盐吸热器的研究

讨论了熔盐塔式太阳能发电站的结构型式和运行过程,分析了熔盐循环供热系统的工艺流程,研究了熔融盐吸热器的结构型式和吸热管的布置方法,最后总结了该系统的工艺流程。

塔式太阳能热发电吸热器表面红外测温研究

在塔式太阳能热发电站中,吸热器表面温度的准确测量对电站的安全运行至关重要。基于红外成像理论,分析影响测温准确性的主要因素,包括大气透过率和涂层发射率;提出吸热器表面不同方向涂层发射率的修正方法;设计用于吸热器表面红外测温光学系统,研制红外测温光学系统样机;在室外环境下,测试红外测温系统的成像效果,并使用标准黑体对红外测温系统的测温准确性进行测试。结果表明:该系统在有效作用距离内成像清晰,在50~500℃温度范围内的测温相对误差小于±2%,满足塔式太阳能热发电吸热器表面测温的需求。

热载体蓄热储能技术在光热电站中的应用研究

分析了熔盐、导热油、硅油在光热电站中的应用及选择,研究了塔式光热电站结构特点及熔盐蓄热储能循环系统的设计,讨论配置熔盐蓄热储能的槽式光热电站结构特点及导热油循环系统的设计。介绍以水作为热载体吸热介质的塔式光热电站结构特点及配置中压中温水箱进行蓄热储能的设计,总结了蓄热储能型光热电站在未来新能源体系中的重要作用。

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。

太阳能光热发电技术特性与经济性研究

太阳能光热发电是解决能源问题的有效途径,虽然当前成本较高,但未来有较大发展前景。文章对光热发电发展现状进行总结,对比分析光热发电与其他发电技术特性;通过建立经济性模型,对比现阶段光热电站和光伏电站经济性。结果表明,当前技术条件下,光热电站具有更快的投资回收速度、更高的全寿命周期收益,未来光热发电更具投资价值。

熔盐塔式光热电站仿真机设计与开发

[目的]为了解决熔盐塔式光热电站建设和运维过程中,控制逻辑难以验证以及运行人员缺乏操作经验的问题。[方法]开发了一套用于塔式熔盐光热电站的仿真机。逻辑组态方面采用了虚拟DPU技术与软件化对象配置技术,采用了与实际电站完全相同的数值模型和设计参数。[结果]仿真试验结果表明该仿真机能够很好的实现电站生产过程中的工况模拟和仿真操作,满足逻辑组态测试要求,最后通过实例展示了仿真机的主要功能。[结论]研究成果为熔盐塔式光热电站建设过程中的设计优化、工程验证和确认、操纵员培训提供了有效方法和手段。

高效太阳能热发电系统性能分析

为了提高太阳能热发电站的发电效率,提出了耦合空气轮机、汽轮机及热力塔为一体的太阳能发电系统。在该系统中,吸热器吸收的太阳能加热压气机所压缩的高压空气,多余的热量被储存在储热装置中以在无阳光的时候维持电站正常运转。被加热后的高压空气驱动透平后排入余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮机,余热锅炉的排气以及冷却汽轮机凝汽器的空气进入热力塔底部驱动风力涡轮。本文建立了该系统的热力学模型并对系统效率作了计算,计算中对水蒸汽动力循环的参数做了优化。计算结果表明,该系统相比传统的太阳能热电站发电效率明显提高,在环境温度为15℃、空气轮机组透平进口温度为700℃、热力塔高度400 m以上时,空气轮机工作在有回热热效率高的工作模式下,系统循环效率超过了50%,该太阳能电站总的能量转换效率将可达到33%。

塔式光热电站定日镜跟踪精度校正技术研究

为提高光热电站定日镜校正合格率,从定日镜跟踪精度校正的必要性出发,结合塔式光热电站定日镜控制系统及光斑校正系统对校正的理论依据、校正策略等进行了研究,分析了风速、云层及太阳直接辐射(DNI)、镜面清洁系数、校正系统及临时局域网的稳定性等因素对校正结果的影响,并提出了具体的应对策略。研究表明,当风速小于5 m/s、DNI值大于800 W/m^(2)、镜面清洁系数超过0.7时定日镜跟踪精度的校正合格率能够达到60%以上。