太阳能热电站蓄热装置的优化及性能分析

发布时间：2019-08-13 12:29

【摘要】：太阳能是世界上储量最为丰富的清洁、可再生能源,但是在太阳能的利用过程中往往伴随着间歇性和不稳定性的特点;人们提出可以采用蓄热储能系统将太阳能以热能的形式储存起来,以保证发电系统连续高效地运行;大规模蓄热储能技术已逐渐成为太阳能热发电产业中的关键技术之一,研究蓄热技术尤其是中高温蓄热技术,对提高光热发电的发电效率和降低投资成本具有极其重要意义。对于太阳能热电站来说,目前工程应用最为广泛的蓄热系统便是双罐蓄热系统,但是双罐蓄热系统的投资成本较高;因此,人们提出了单罐斜温层蓄热系统,与双罐系统相比采用单罐系统可以有效降低蓄热系统的投资成本;单罐系统冷、热工质储存在一个罐体中,利用冷、热工质的密度差依靠浮力驱动来实现冷、热工质的自然分层;由于单罐中斜温层的存在,单罐系统的放热效率普遍较低,为克服这一缺点,本文在单罐的基础上进行改进,在单罐蓄热罐的上部增加一个壳管式相变换热器,从而构成单罐混合蓄热罐。基于焓法建立相变蓄热单元的数值模型,数值研究结构参数和入口参数对蓄热单元蓄热性能的影响,并讨论工质的导热系数和相变材料熔点温度对放热特性的影响;并在对相变蓄热单元研究的基础上建立单罐混合蓄热罐的数值模型,将数值模拟结果与实验结果进行对比后,对混合蓄热罐进行特性研究与优化设计;研究了相同情况下混合蓄热罐与常规斜温层蓄热罐在放热特性方面的差异,并探究入口速度边界条件、蓄热罐结构和填充床等参数变化时对放热特性所产生影响。本文的研究对蓄热罐的优化设计具有一定的指导意义。
【图文】：

原理图,太阳能热发电系统,熔融盐,原理图

搜集方式的不同，可以将太阳能热发电系统分为两大类焦式发电系统，其中聚焦式发电系统主要包括：塔式太发电和碟式太阳能热发电三种类型[37]。太阳能热电站能热发电技术利用成千上万面定日镜将太阳辐射能集中的集热器上，完成热量的搜集，并使用搜集到的热量加，利用蒸汽驱动汽轮机完成发电过程。在吸热器内流动质水/蒸汽，也可以是其他可直接作为储热工质的流体，塔式光热发电系统适合建造 30～400MW 级的商业电站，相对于传统电站，塔式太阳电站投资费用昂贵，但运行能电站的运行时间，使之不限于白天有阳光时运行，塔蓄热系统，塔式太阳能电站也可和燃气轮机或其他化石平稳的电力输出。图 2-1 所示为以熔盐作为吸热、储热统原理图。

太阳能热电站

双罐直接蓄热系统，吸热器入口温度和出口温度分别为 290℃太阳能资源极佳，并且配备储热时长了长达 12 小时的蓄热系r 电站几乎能够实现全年 365 天×24 小时连续发电。该电站的 6 500 小时左右，其年运行小时数大约是其他可再生能源电站 1.1 亿千瓦时，可以基本满足安达鲁西亚地区 25 000 户家庭每年还可以减少 3 万吨的 CO2排放量。国内达华州托诺帕（Tonopah）的新月沙丘（Crescent Dunes图 2-3）于 2016 年 3 月底完成所有调试工作并正式投入商业太阳能热电站的建设规模为 110MW，，其电站单机装机容量在中位列第二，在熔融盐塔式光热发电技术中位列第一。该电20%，厂用电率约为 7%-9%，采用熔盐直接传热蓄热技术，同热系统，储热罐高约 12 米、直径约 43 米。冷罐由碳钢制成单个罐子可容纳熔盐约 31751 吨。该项目工程占地面积 6 平方为 195 米，电站采用混合式冷却系统，90%的运行工况采用
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM615

【参考文献】