塔式太阳能热发电站圆月夜聚光实验研究

在塔式太阳能热发电系统中,吸热器采光面上的聚光能流密度分布的测量对优化整个系统的光热性能有着重要意义。本文提出一种基于月光聚光信息的塔式电站定日镜场聚光能流密度分布的间接测量方法。主要介绍2018年9月24日晚在延庆塔式电站开展的两种对月聚光实验:一种是通过塔上布置的照度计标定电荷耦合元件(charge-coupled device, CCD)相机拍摄的光斑图像,得到定日镜场聚光光斑的照度分布;另一种是使聚光光斑扫描过照度计,得到不同时刻的照度计数值,通过高斯拟合得到聚光光斑的照度分布。将聚光光斑的照度分布与月光测光站测得的月光法向直射照度对比,得到塔上聚光光斑的相对能流密度分布。实验结果表明,通过月光聚光实验,可以得到塔式电站的聚光光斑的相对能流密度分布(即聚光比分布),为后续依据太阳和月亮之间的亮度分布关系,转换为日光聚光能流密度分布提供实验数据支持。

塔式太阳能热电站系统仿真与分析

该文以八达岭1 MW塔式太阳能热发电系统为研究对象,建立了以水/水蒸汽为工质、带储能系统的塔式太阳能热发电■分析模型,并利用已有仿真平台模拟了电站在变工况下的状态参数。在此基础上,对整个电站进行了设计工况及变工况条件下■分析,辨识了各子系统热效率和■效率的变化规律。结果表明,设计工况下吸热器的损失率最高,可通过提高吸热器出口蒸汽温度来提高其效率。非设计工况下,定日镜场的效率受其与太阳相对位置的影响,其它子系统效率随太阳直射辐射强度(direct normal insolation,DNI)的增大而增大;充热过程中,随着进入储能系统蒸汽量的减少,储能系统和电站效率越来越高;放热过程中,储能系统释放的蒸汽流量对储能系统和电站的效率有显著的影响。

几种太阳能空气集热器热性能测试与改进实验研究

对几种现有的空气集热器性能进行测试和分析,并在相关测试基础上,对空气流道和配风方法进行改进,进一步强化空气集热器传热特性和气流的均匀性,改进后的平板空气集热器截距效率达到77%,综合热损系数为5.62 W/(m2·K)。

导热油在太阳能中高温热利用中的研究现状

介绍了导热油的分类、性质和选择导热油的要求,其中导热油的换热性能对系统的设计和安全运行有着重要影响,并对导热油的强化换热研究进行了介绍。综述了复合抛物面聚光器(CPC)、抛物面槽式集热器(PTC)、菲涅尔聚光器(LFR)三种中高温太阳能集热器的研究进展,并对导热油系统及应用进行了综合分析,展望了导热油在太阳能中高温热利用中的研究方向。

流量对抛物面槽式太阳能集热器传热特性影响的实验分析

抛物面槽式太阳能集热器被广泛应用于中温太阳能工业热利用和高温太阳能热发电领域,然而太阳能间歇性的固有缺陷与供能系统期望的稳定连续运行相悖。通常通过调节流量使变太阳辐照条件下运行的槽式集热器提供相对稳定的有用能量输出,进而对其下游设备的稳定性起着关键作用。为了研究流量变化对集热器瞬态热行为的影响,通过人工调节造成流量的阶跃变化来开展实验,并且研究分析了在不同流量下的雷诺数、努塞尔数和传热流体对流换热系数。

降低聚光太阳能热发电成本的途径

以系统年平均发电效率为引领,以发电工质温度和换热介质种类为主线,提出了降低聚光太阳能热发电成本的途径。

针对既有农宅的太阳能热水采暖系统的应用研究

通过对改造既有农宅的太阳能热水采暖系统进行设计、建设及监测,了解太阳能热水采暖系统在实际应用中的采暖效果,并针对既有农宅使用该清洁能源采暖提出一些建议。

基于火花放电的抛物面槽式太阳能集热管环形空间气体压强与成分实验研究

集热管的真空失效一直是抛物面槽式太阳能电站中存在的主要问题,其真空性能的优劣直接影响了整个系统的效率和经济性。本文提出一种新型基于火花放电和发射光谱法的便携式无损检测方法去评估集热管真空性能。针对集热管环形空间中最常出现的四种高纯气体(氢气、氦气、氮气、氩气)以及其混合气体,检测其放电特性与光谱特性,得出各气体特征峰光谱强度与气压的拟合规律并进行验证。结果表明:利用此方法可以准确获得气体种类和压力并将气压测量范围延伸至0.5 Pa。整套检测装置轻便易携带,适合在槽式太阳能集热系统或发电系统中在线应用。通过该装置对集热管进行无损真空性能测试,将为提高系统效率和降低运行维护成本起着重要指导意义。

周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在太阳能高温吸热管内的强化换热研究

周向非均匀高密度热流引发的过热问题一直影响着太阳能热发电站中高温吸热器的运行安全,混合熔融盐作为高温传热工质的引入使得这一问题更加严峻。该文建立了混合熔融盐在太阳能高温吸热管内对流换热与强化换热数值计算模型,研究了周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在光滑管与强化换热管内的换热性能。结果显示:内插螺旋纽带强化换热方式对周向非均匀热流边界条件下吸热管的管壁温度和管内流体温度分布均匀性有明显改善。间隙率C与扭曲率y的减小都有助于强化换热效果的增加,特别是C=0,即内插纽带完全接触管壁时,强化传热效果最为显著,但与此同时小的间隙率与扭曲率也造成阻力系数的增大。

周向非均匀热流边界条件下太阳能高温吸热管内湍流传热特性研究

周向非均匀高密度热流引发的过热问题一直影响着太阳能热发电站中高温吸热器的运行安全。该文建立了太阳能高温吸热管对流换热电加热实验台和数值计算模型,通过实验研究和模拟计算,研究了周向非均匀热流边界条件下吸热管壁温度分布规律。研究结果显示:周向非均匀热流边界条件下吸热管壁温度分布与截面圆心角余弦呈函数关系,实验测量结果与数值计算结果吻合较好;经典Dittus-Boelter公式仍可用于计算周向非均匀热流边界条件下吸热管内的换热计算,但不适用于管壁温度分布计算。文中给出了周向非均匀热流边界条件下吸热器管壁温度计算关联式。

八达岭塔式太阳能热发电蒸汽蓄热器动态特性仿真

以八达岭塔式太阳能热发电实验电站蒸汽蓄热器为研究对象,根据蒸汽蓄热器的结构和工作机制,建立蒸汽蓄热器的全工况动态仿真数学模型。该模型以汽液两相分界面为界,分别建立汽相区和液相区动态能量和质量守恒方程式,引入动态汽化量和蒸汽凝结量,实现汽、液相区之间能质传递。在此基础上,利用STAR-90仿真平台模拟八达岭塔式太阳能热发电站蓄热器的充热和放热过程,进行充、放热蒸汽流量阶跃扰动实验。仿真实验表明:蒸汽蓄热器在充热过程和放热过程具有不同的压力变化特性;放热过程中,蒸汽流量增加对蒸汽温度影响幅度较大,容易导致汽轮机入口蒸汽过热度偏低。该结论对具有蓄热系统太阳能热发电电站运行策略的制定具有一定的指导意义。

太阳能塔式热发电站熔融盐吸热器过热故障的影响因素分析

在塔式太阳能热发电站中使用熔融盐作为换热工质,有利于提高电站整体运行效率,但高温下运行的吸热器易发生过热故障,对吸热器的结构与熔融盐都会造成破坏。为了找出过热发生的主要影响因素,利用计算流体力学数值模拟软件,对吸热器及换热工质各项参数进行温度的敏感性分析。分析结果表明,决定吸热器圆管及内部工质局部温度的变量主要有4个,分别为辐照能流极大值qmax、吸热器圆管壁厚δ、熔融盐工质的流速u与流体平均温度tf,并进一步分析了这4个变量对温度的影响趋势及各自原因。这一结论有助于吸热器运行时进行局部过热的预测。该文还提出了将其用于判断吸热器过热的方法。

太阳能热发电技术产业发展现状与展望

太阳能热发电是将太阳能转化为热能,通过热功转化过程发电的技术。太阳能热发电站具有发电功率相对平稳可控、运行方式灵活、可进行热电并供等优势,同时具有非常好的环境效益。太阳能热发电规模化发展后,近期能够作为调峰电源为风力发电、光伏发电等间歇性电源提供辅助服务。随着未来技术的优化提升,由大型太阳能热发电站组成的太阳能热发电厂有可能承担电力系统基础负荷。目前,全球太阳能热发电产业正在兴起,装机容量逐年增加,然而,我国在太阳能热发电关键技术研究上明显落后于先进国家,太阳能热发电产业发展速度明显滞后;另外,我国也没有发布明确的太阳能热发电产业激励政策,这直接导致了一批项目迟迟不能落地。

塔式太阳能热发电站定日镜单元子镜面形研究

定日镜单元子镜的面形对于定日镜在目标靶上形成良好的光斑质量至关重要。文章首先根据定日镜的实际参数,利用有限元方法拟合出了定日镜单元子镜模型,然后通过三维坐标机装置测量了水平姿态下实际定日镜单元子镜的面形,结果显示,水平姿态下的测试结果和计算结果相一致,验证了有限元模型的正确性。根据建立的有限元模型,计算了单元子镜在不同俯仰角、风速和玻璃反射镜厚度等工况和结构下的单元子镜变形,结果显示,单元子镜面形是一个复杂曲面,单元子镜的变形与俯仰角相关,同时PVB薄膜的弹性模量对单元子镜的变形也有很大影响。在俯仰角为0°的情况下,风速与单元子镜最大变形之间的关系可以表达为二次多项式,此外,在风速为25 m/s的情况下,单元子镜最大mises应力为39.87 MPa。

抛物面槽式太阳能集热器热性能稳态与动态测试方法的比较

抛物面槽式太阳能集热器热性能测试主要可以分为稳态和动态测试2种方法,依据二者所采用的物理模型,比较它们的应用范围,并且分析各自的优缺点.基于北京延庆实验平台测得的天气和集热器运行数据,运用最小二乘法进行模型的多元回归,得到稳态测试模型和动态测试模型的判定系数分别为0.58和0.96.研究表明:对于稳态测试方法,虽然物理参数少,但测试条件要求极高,只能在特定的实验装置上进行,不适合于实际运行方式下的槽式集热器;而动态测试方法充分考虑集热器的光学响应和热容特性,因此很大程度上降低了测试条件,使现场规模化槽式集热器热性能测试成为可能,是未来标准测试方法的发展趋势.

塔式太阳能热发电站定日镜镜面面形检测与三维重构

定日镜是塔式太阳能热发电站的核心装置,对定日镜面形进行快速精确检测是保证电站高效运行的关键。文章基于二维条纹反射方法对定日镜面形的快速检测进行了分析研究,结合Hermite插值理论对面形进行三维重构,其研究结果将提升定日镜的面形检测效率及产品竞争力,具有很好的应用前景。

抛物面槽式太阳能集热器热损失因素研究

将太阳能热发电技术与分布式能源系统相结合,有利于加大可再生能源在能源消费结构中的比重。抛物面槽式太阳能集热器是目前太阳能热发电中应用最为广泛的太阳能-热能转化设备,其运行特性决定了太阳能热发电技术与分布式能源系统中其他能源技术是否能够相互协同。因此,针对影响槽式集热器运行特性的热损失,开展了基于现场的规模化实验系统测试工作,验证了所建槽式集热器数学模型,并且进一步应用该模型对真空区残留气体量、风速和吸热体发射率等因素开展了参数比较分析研究。

激光消熔单晶硅太阳电池理论模拟与实验对照

采用热动力学的方法建立连续激光消熔单晶硅太阳电池的理论模型,计算简化模型温度场分布的解析解。根据实际中激光消熔单晶硅模型的高度非线性化,使用优化网格步长的Matlab程序,采用有限差分方法,在合适的时间内计算模拟了过程中非稳态温度场的分布以及消熔深度、消熔宽度和消熔形貌,得到的模拟结果与实验观测相吻合。

储热材料在太阳能热发电领域中的应用与展望

太阳能是一种分布广泛、储量巨大、取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源。据统计，每年投射到我国陆地表面的太阳能总量相当于17000亿t标准煤，是我国2011年能源消费总量的488．5倍。在全球资源与环境问题日趋严峻的今天，开发和利用太阳能是实现可持续发展、促进能源供应多元化、保证能源安全的重要途径之一。同绝大多数可再生能源一样，受地域差异、季节变换、昼夜交替、沙尘云遮等因素影响，到达地面的太阳能也存在不连续的特点。

一种太阳能集热器流体平均温度计算方法

太阳能集热器是进行光热转换的重要设备,既可以应用于塔式热发电技术进行集中式能源利用,也可以应用于碟式热发电技术进行分布式能源利用,因此评估太阳能集热器的热性能十分重要。为此,提出了一种计算太阳能集热器流体平均温度的新方法,经实验验证,计算结果与实验数据符合较好,证明该方法可以较好地预测太阳能集热器的流体平均温度。为了更好地掌握太阳能集热器的热性能,研究了不同参数对太阳能集热器热效率的影响,结果表明:当输入功率恒定时,增大流量可以有效提高太阳能集热器的效率;当流量恒定时,太阳能集热器效率随着输入功率的增加会先升高后降低;太阳能集热器的效率与入口温度成反比,与环境温度成正比。