集聚风聚光发电利用的抛物面罩的聚风性能研究

发布时间：2020-10-23 13:12

　　 现有的可再生能源发电利用系统常常以独立的形式对太阳能或风能的利用,在许多风能与太阳能并存的气候条件下造成资源的浪费。聚光光伏发电和聚风风力发电分别是对太阳能和风能比较有效的能源利用形式。为了提高能源的综合利用率,设计了一种抛物面聚风聚光发电系统,在聚光光伏发电系统的抛物面聚光镜中央做一个开口用作安装风力机的叶轮,抛物面集聚风聚光于一体,实现对太阳能和风能能源的综合利用。进行集聚风聚光作用的抛物面聚风罩的聚风性能研究。设计了入口直径为1500mm,焦距600mm,中央开口直径为400mm的抛物面聚风罩结构,对其进行了建模和数值计算,结果表明,抛物面聚风罩有着很好的聚风效果,聚风后的流场适用于升力型风力发电机。构建实验装置进行聚风实验,获取聚风罩中轴上的风速,与相应的数值模拟结果进行对比,二者趋势一致,最大误差为9.7%,在可接受的范围内,构建的抛物面聚风罩是正确的。分析集聚风聚光作用的抛物面聚风罩装置的最大日发电量。根据威布尔模型计算了风频分布的具体情况,设计了不同抛物面结构非均匀流场下的风力发电机叶片,并用滑移网格技术进行了数值计算,得到了风力发电的功率及风能利用系数,根据风频分布计算了不同抛物面焦距和不同开口直径下聚风发电的功率。同时根据广西南宁本地的太阳辐射情况,计算了不同抛物面结构下的聚光光伏功率。根据太阳辐射情况和风力情况设计了抛物面聚风聚光发电系统的日运行安排,计算得到最大的日发电量为3958.45W·h,对应日发电量最大的抛物面结构焦距为700mm,开口半径为600mm。将抛物面聚风聚光发电系统的日发电量与单独的聚光光伏发电系统及风力发电系统的日发电量进行了比较,验证了抛物面聚风聚光发电系统的优良性能。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM61
【部分图文】：

０前受到关注较多的碟式聚光器主要多镜面张膜式、单镜面张膜式等，而单??镜面相对来说施工难度更低。??图２－１所示为碟式太阳能热发电的单镜面聚光原理图，而聚光光伏发电系统的单镜??面结构则是将碟式发电的集热器位置换成聚光太阳能电池。??８??

ｘｒｙ．?ｒ??图２－１蝶式太阳能集热器结构图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｐｌａｔｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??２．２聚风发电技术??风力发电系统很早便已投入使用，为了提高风能在新能源发电系统中的市场占比，??提高风能利用效率，近年来风力发电技术一直朝着大型化的方向发展。风能是空气运动??时所产生的动能，通过扫掠面积为．４Ｓ的风轮的质量流量可表示为：??＾＝ＰｋＡｅＵ?（２－２）??其中Ｐｆｃ为空气密度，的单位为〇１／８；４的单位为ｍ２；ｍｆｃ为空气质量，ｋｇ；??ｔ为时间，ｓ；流经气流的可用风功率＆可表示为：??＝?＝?（２－３）??由此得到可用风功率，单位为Ｗ，与风轮的扫掠面积称正比与风速的三次方成正??Ｊ??比。风能通过风力发电系统转换为电能的发电功率可表示为：??Ｐｓ?＝?＾ＣｐＰｆ?＝?＾Ｂ．ＣｐＰｋＡｓＵ３?（２－４）??式中：％为风力发电机的效率，Ｃｐ为风能利用系数。??由上式可知

３．１抛物面聚风罩的流场仿真的建立??抛物面聚风聚光发电的核心装置是集聚风作用与聚光作用于一体的抛物面装置，在??抛物面聚光器的中间做一个开口以放置风力发电机叶轮，实现两种能源利用形式于一??体，现对抛物面聚光器的中间做一个开口这样的结构是否有聚风效果进行研宄。初始设??计取抛物面入口直径为１５００ｍｍ，焦距６００＿，中央开口大小取直径４００ｍｍ，用ＵＧ??对其进行三维建模。??以ＡＮＳＹＳ?ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ?１５．０为仿真平台，将建立好的三维聚风罩模型导入到??ｇｅｏｍｅｔｒｙ中，构建一个将聚风罩包裹住的圆柱形流场。将ｇｅｏｍｅｔｒｙ中设置好边界条件??的圆柱形流场模型导入到ｍｅｓｈ中进行网格划分。将划分好的网格文件导入ｆｌｕｅｎｔ中进??行模拟计算，计算完成之后导入ＣＦＤ－ｐｏｓｔ中进行后处理。在ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ平台中的整个??仿真体系流程如图所示：??
【参考文献】

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本文编号：2853087