塔式光热电站机组性能模型建模及运行特性研究
发布时间：2020-12-13 19:02
与槽式、碟式、线性菲涅尔式三种太阳能光热发电系统相比,塔式光热电站是一种技术成熟、聚光比高、综合发电效率高、易于实现大规模商业化发电的太阳能光热发电系统。聚光系统通过多面定日镜,将太阳辐射能反射聚焦到吸热器上,产生高温的传热介质,加热给水产生高温高压蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。塔式光热电站的输出功率容易受到太阳辐射能量波动的影响,因此,建立塔式光热电站的性能模型,分析电站运行特性,对塔式光热电站的设计与运行优化具有指导意义。本研究从塔式光热电站的性能模型建模和运行特性分析两方面开展工作,主要研究成果包括:(1)基于圆环交替布置方法,生成定日镜场的布置,根据光线追迹法,建立定日镜场聚光子系统模型,计算镜场效率;根据圆柱形吸热器的传热机理,建立了吸热器集热子系统模型,得到了吸热器出口传热介质的温度;基于双罐熔融盐储能系统的工作模式,建立了储能系统储放热模型;建立了带有二级抽汽回热循环的动力岛系统模型,计算电站的输出功率。(2)通过模块化建模的手段,结合子系统模型,建立了塔式光热电站机组整体性能模型,并以某50MW塔式光热电站作为仿真对象,将仿真结果与美国NREL开发的SAM软件仿真结果进...
【文章来源】：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海市
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国太阳能总辐射资源分布图太阳能发电技术主要包括光伏发电和光热发电两种技术
第1章绪论2由于光热发电技术的热电转化环节与火电相同，光热发电技术能够具备与火电同样的规模效应，优于光伏发电技术。光热发电技术可以进一步分为塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔式发电技术，其特点如表1-1所示[4]。表1-1四种太阳能热发电技术的特点塔式槽式碟式线性菲涅尔式聚光方式点聚焦线聚焦点聚焦线聚焦聚光比300-100070-801000-300025-100商业化程度高高低低商业化电站规模20~150MW50~100MW1~10MW5~50MW成本低低高中光电转化效率高中高低电力输出品质高高低中目前，塔式光热发电技术已经较为成熟，与槽式、碟式和线性菲涅尔式三种光热发电技术相比，具有聚光比高、综合发电效率高、易于大规模发电等优势，被认为是最理想的光热发电形式。塔式光热发电系统包括定日镜聚光子系统、吸热器集热子系统、储能子系统和动力岛子系统，塔式光热发电技术的原理是：实时跟踪太阳的定日镜，将太阳光线反射聚焦到位于吸热塔塔顶的吸热器上，将由定日镜反射聚焦来的高热流密度的辐射能，转化为吸热器内部传热介质的高温热能，通过管道将高温传热介质输送到蒸汽发生器中，产生高压高温蒸汽，推动汽轮机机组发电，其原理图如图1-2所示。图1-2塔式光热电站原理图
第1章绪论31.2国内外研究现状及发展趋势与其他三种光热电站机组相比，塔式光热电站机组具有聚光比高、综合发电效率高、易于大规模化、可混合发电等优点，近年来，受到各个国家的重视，国内外均投入了大量的物力和人力来进行相关电站的建设。同时，作为太阳能光热发电技术中最具有发展潜力的系统，国内外研究人员对塔式光热电站机组也开展了建模和仿真方面的深入研究，进一步推动了塔式光热发电技术的发展。1.2.1国内外塔式光热电站建设现状（1）国外塔式光热电站建设现状前苏联在1950年率先提出了塔式光热电站的设计思想，随后先后建成5MW和6MW的塔式光热试验电站。在此之后，许多国家开始了在塔式光热发电技术领域的研究，并建造了一系列不同容量的塔式光热示范电站。美国于1982年在加利福尼亚州南部建造了当时最大的塔式光热电站——10MW的SolarOne塔式光热电站，该电站在夏季的日发电量可达8×104kW·h，冬季的发电量也可达到夏季的一半[5]。而后，在Solarone电站的基础上，改造而来的SolarTwo电站，采用熔融盐作为传热储热介质，于1996年并网发电。2010年开始建设的Ivanpah光热电站总装机容量392MW，该电站由126MW（Ivanpah1）、133MW（Ivanpah2）和133MW的（Ivanpah3）三座塔式光热电站构成，定日镜场总共包含了173500面定日镜，在2014年三座塔式光热电站均达到稳定运行状态，开始投入商业运营，在2015年机组的年度总净发电量达到了652375MWh[6,7]。图1-3西班牙PS10电站和PS20电站西班牙在1981年建立了SSPS电站，其接收塔高43m，在1984年又完成CESA-1电站的建设，其发电功率为1MW，塔高80m[8]。随后欧洲先后又建造了
【参考文献】：
期刊论文
[1]光热发电储能技术及系统分析[J]. 岳松,李明. 应用能源技术. 2019(07)
[2]太阳能光热发电的储能材料的原理及研究进展[J]. 刘同同. 中国高新科技. 2019(05)
[3]塔式太阳能熔盐腔体吸热器一体化光热耦合模拟研究[J]. 王坤,何雅玲,邱羽,程泽东. 科学通报. 2016(15)
[4]太阳能热发电技术产业发展现状与展望[J]. 杜凤丽,原郭丰,常春,卢智恒. 储能科学与技术. 2013(06)
[5]基于IAPWS-IF97及补充方程的水和水蒸气焓值计算程序的编制[J]. 李少华,宋东辉,姚亮,郑楠. 动力工程学报. 2011(11)
[6]塔式太阳能热发电腔式吸热器动态仿真模型[J]. 徐二树,余强,杨志平,杨辰耀. 中国电机工程学报. 2010(32)
[7]太阳能热发电系列文章(7) 塔式太阳能热发电站接收器[J]. 范志林,张耀明,刘德有,王军,刘巍. 太阳能. 2007(01)
[8]工业用水和水蒸气热力性质计算公式—IAPWS-IF97[J]. 李春曦. 锅炉技术. 2002(06)
硕士论文
[1]积灰对定日镜反射率的影响研究与镜面除尘装置设计[D]. 师志鹏.兰州理工大学 2019
[2]塔式太阳能热发电站仿真[D]. 林修文.西南交通大学 2016
本文编号：2915022
【文章来源】：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海市
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国太阳能总辐射资源分布图太阳能发电技术主要包括光伏发电和光热发电两种技术
第1章绪论2由于光热发电技术的热电转化环节与火电相同，光热发电技术能够具备与火电同样的规模效应，优于光伏发电技术。光热发电技术可以进一步分为塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔式发电技术，其特点如表1-1所示[4]。表1-1四种太阳能热发电技术的特点塔式槽式碟式线性菲涅尔式聚光方式点聚焦线聚焦点聚焦线聚焦聚光比300-100070-801000-300025-100商业化程度高高低低商业化电站规模20~150MW50~100MW1~10MW5~50MW成本低低高中光电转化效率高中高低电力输出品质高高低中目前，塔式光热发电技术已经较为成熟，与槽式、碟式和线性菲涅尔式三种光热发电技术相比，具有聚光比高、综合发电效率高、易于大规模发电等优势，被认为是最理想的光热发电形式。塔式光热发电系统包括定日镜聚光子系统、吸热器集热子系统、储能子系统和动力岛子系统，塔式光热发电技术的原理是：实时跟踪太阳的定日镜，将太阳光线反射聚焦到位于吸热塔塔顶的吸热器上，将由定日镜反射聚焦来的高热流密度的辐射能，转化为吸热器内部传热介质的高温热能，通过管道将高温传热介质输送到蒸汽发生器中，产生高压高温蒸汽，推动汽轮机机组发电，其原理图如图1-2所示。图1-2塔式光热电站原理图
第1章绪论31.2国内外研究现状及发展趋势与其他三种光热电站机组相比，塔式光热电站机组具有聚光比高、综合发电效率高、易于大规模化、可混合发电等优点，近年来，受到各个国家的重视，国内外均投入了大量的物力和人力来进行相关电站的建设。同时，作为太阳能光热发电技术中最具有发展潜力的系统，国内外研究人员对塔式光热电站机组也开展了建模和仿真方面的深入研究，进一步推动了塔式光热发电技术的发展。1.2.1国内外塔式光热电站建设现状（1）国外塔式光热电站建设现状前苏联在1950年率先提出了塔式光热电站的设计思想，随后先后建成5MW和6MW的塔式光热试验电站。在此之后，许多国家开始了在塔式光热发电技术领域的研究，并建造了一系列不同容量的塔式光热示范电站。美国于1982年在加利福尼亚州南部建造了当时最大的塔式光热电站——10MW的SolarOne塔式光热电站，该电站在夏季的日发电量可达8×104kW·h，冬季的发电量也可达到夏季的一半[5]。而后，在Solarone电站的基础上，改造而来的SolarTwo电站，采用熔融盐作为传热储热介质，于1996年并网发电。2010年开始建设的Ivanpah光热电站总装机容量392MW，该电站由126MW（Ivanpah1）、133MW（Ivanpah2）和133MW的（Ivanpah3）三座塔式光热电站构成，定日镜场总共包含了173500面定日镜，在2014年三座塔式光热电站均达到稳定运行状态，开始投入商业运营，在2015年机组的年度总净发电量达到了652375MWh[6,7]。图1-3西班牙PS10电站和PS20电站西班牙在1981年建立了SSPS电站，其接收塔高43m，在1984年又完成CESA-1电站的建设，其发电功率为1MW，塔高80m[8]。随后欧洲先后又建造了
【参考文献】：
期刊论文
[1]光热发电储能技术及系统分析[J]. 岳松,李明. 应用能源技术. 2019(07)
[2]太阳能光热发电的储能材料的原理及研究进展[J]. 刘同同. 中国高新科技. 2019(05)
[3]塔式太阳能熔盐腔体吸热器一体化光热耦合模拟研究[J]. 王坤,何雅玲,邱羽,程泽东. 科学通报. 2016(15)
[4]太阳能热发电技术产业发展现状与展望[J]. 杜凤丽,原郭丰,常春,卢智恒. 储能科学与技术. 2013(06)
[5]基于IAPWS-IF97及补充方程的水和水蒸气焓值计算程序的编制[J]. 李少华,宋东辉,姚亮,郑楠. 动力工程学报. 2011(11)
[6]塔式太阳能热发电腔式吸热器动态仿真模型[J]. 徐二树,余强,杨志平,杨辰耀. 中国电机工程学报. 2010(32)
[7]太阳能热发电系列文章(7) 塔式太阳能热发电站接收器[J]. 范志林,张耀明,刘德有,王军,刘巍. 太阳能. 2007(01)
[8]工业用水和水蒸气热力性质计算公式—IAPWS-IF97[J]. 李春曦. 锅炉技术. 2002(06)
硕士论文
[1]积灰对定日镜反射率的影响研究与镜面除尘装置设计[D]. 师志鹏.兰州理工大学 2019
[2]塔式太阳能热发电站仿真[D]. 林修文.西南交通大学 2016
本文编号：2915022
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