基于太阳能热发电系统效率的最佳运行温度

发布时间：2019-09-20 04:16

【摘要】：分别对汽轮机组热机效率和太阳能集热器效率进行了分析,并对热机效率进行了修正,得到了不同状况下的太阳能热发电系统效率和最优运行温度。研究表明:随着太阳辐照度、太阳能热发电系统聚光比的增加,系统效率提高,最佳集热温度升高;然而,当综合传热系数增大时,系统效率下降,最佳集热温度降低;太阳能集热器光学效率的变化,只影响系统效率,对系统的最佳集热温度影响不大。
【图文】：

集热器效率,光学效率,集热器

=ηopt-h′(Tr-Ta)CRgIa-εσB(Tr4-Ta4)CRgIa（4）式中：ηcol为集热器效率；Tr为集热器运行温度，K；Ia为太阳能直射辐射强度，，W/m2；Ta为周围环境温度，K；ηopt为集热器光学效率；h′为集热器对流和热传导综合传热系数，W/（m2·K）；CRg为几何聚光比；ε为吸收器表面发射率；σB为斯蒂芬-玻尔兹曼常数，σB=5.6696×10-8W/(m2·K4）。本文选取额定DNI值（Ia=800W/m2）计算集热器效率随温度的变化（图2）。其中：光学效率ηopt=80%；集热器对流和热传导综合传热系数h′=30W/（m2·K）；环境温度为20℃。从图1和图2可以看出，热机效率随着集热温度的升高而提高，而集热器效率随着集热温度的升高而降低，因此系统的效率会随集热温度呈现先增后减的趋势。所以有必要找到一个最佳的集热温度，使得系统效率达到最大值。3系统效率太阳能热发电的系统效率：η=ηcolηt1=ηopt-h′(Tr-Ta)CRgIa-εσB(Tr4-Ta4)CRgIa!"(Tr+Ta)/2-Ta(Tr+Ta)/2!"（5）从上式可以看出，系统效率与太阳直射辐射强度、集热器光学效率、光学聚光比以及综合传热系数有关系，因此优化系统效率可从以下几方面进行。3.1光学效率的影响光学效率是太阳能集热器的一个非热力性能指标，它取决于集热器的类型及设计：ηopt=Γρτα（6）其中：Γ为捕集率，即反射能量进入或撞击到吸收器的部分能量；ρ为中间反射面的反射率；τ为玻璃或塑料盖的透射率；α为吸收器表面的吸收率。不同集热器的光学效率不同，本文选用文献[4]中的ηopt

光学效率,系统效率

由鲜娇梢钥闯觯嚓低承鐮视胩鄮糁鄙浞鈂?强度、集热器光学效率、光学聚光比以及综合传热系数有关系，因此优化系统效率可从以下几方面进行。3.1光学效率的影响光学效率是太阳能集热器的一个非热力性能指标，它取决于集热器的类型及设计：ηopt=Γρτα（6）其中：Γ为捕集率，即反射能量进入或撞击到吸收器的部分能量；ρ为中间反射面的反射率；τ为玻璃或塑料盖的透射率；α为吸收器表面的吸收率。不同集热器的光学效率不同，本文选用文献[4]中的ηopt=80%和文献[5]中的ηopt=73.3%进行分析（图3、图4）。图2集热器效率随温度的变化Fig.2Collectorefficiencyvarieswithheatingtemperature运行温度Tr/℃0100200300400500600700800900集热器效率ηcol/%9080706050403020100图4光学效率对系统效率的影响Fig.4Theinfluenceofopticalefficiencyonsystemefficiency系统效率η/%2520151050集热温度/℃0100200300400500600700800900ηopt=80%ηopt=73.3%图1热机效率随集热温度的变化Fig.1Efficiencyofheatenginevarieswithheatingtemperature集热温度t/℃02004006008001000120014001600热机效率/%9080706050403020100朗肯循环效率ηt修正后效率ηt1图3光学效率对集热效率的影响Fig.3Theinfluenceofopticalefficiencyoncollectionefficiency集热温度/℃01002003004005006007008009009080706050403020100ηopt=73.3%ηopt=80%集热器效率ηcol/%
【作者单位】：华北电力大学能源动力与机械工程学院;河北省电力勘测设计研究院;
【分类号】：TM615

【参考文献】