塔式太阳能热发电系统熔盐回路瞬态模拟分析

发布时间：2020-04-04 19:10

【摘要】：CSP系统,即concentrated solar power system,聚焦太阳能系统,是一种通过利用反射镜或聚焦镜大面积聚焦太阳光产生高温,再用导热油或熔融盐等导热介质将产生的热量带走,并连接蒸汽发生器与汽轮机,从而进行发电的系统,又称为光热发电。由于其热量来源为太阳能,因此相比于其他新能源具有更好的经济性与环保性。CSP系统主要由三个部分构成,分别为集热系统、热量传输和储存系统及发电系统。集热系统包括聚焦镜场与集热器。热量传输和储存系统则主要包括管道与储热罐,通过储热罐来储存高峰期的热能,从而延长系统整体的工作时间,提高能量利用率。发电系统则与常规的热电站没有不同,都是通过热交换器产生蒸汽推动汽轮机进行发电。本课题的研究内容为塔式太阳能熔盐回路的建模与瞬态分析,通过对现有的塔式光热电站的方案进行分析,基于一个50MWe TMSR-CSP塔式太阳能电站的理论设计,对其系统的瞬态特性进行模拟,通过模拟计算对其各方面性能参数进行分析,并分析工作条件的变化对其性能的影响,得出其瞬态响应特性,确保其在工程上的可行性,并编写系统的控制程序,控制系统各部件的运行,从而为CSP电站在实际工程上的运行方案提供理论基础。本文的主要工作内容包括:1.基于面向对象的Modelica编程语言建立一套完整的太阳能热发电系统熔盐回路的模型,主要包括吸热器、热交换器和熔盐储罐等部分,计算包括温度、速度、质量流速在内的各项参数,验证系统内各部件的功能,并保证以上运行参数都在正常范围内;2.对以上模型编写控制程序,针对不同工况制定不同的运行策略,保证整个系统在无人为干预的情况下能在各个工况正常运行,不会出现事故或超出设计基准的工况,并能够通过控制系统实现工况的转换;3.对整个模型进行瞬态模拟,分析系统的瞬态特性和相关性能表现,通过得出的结果为电站的正常运行提供理论依据。本文通过对塔式太阳能光热电站熔盐回路的模型进行建立与分析,得出其瞬态特性,并设计了一套配套的控制系统保证整个回路的正常运行,最后通过实际日照强度作为输入对其效率进行分析,验证了该系统在保证高效率的情况下还能在日照不足时延长系统的正常工作时间,为储能系统与发电系统的耦合提供了一定理论基础。
【图文】：

储热罐计算流程图36

图表 2-12 热交换器计算流程图可以看到，，每个组件的计算过程并不是独立的，而是需要与之连接个组件和控制系统的输出作为计算的输入条件，同时该组件的输出也是组件的输入条件，整个系统来自外界的最主要变量是太阳的辐照强度（统的输入功率），此外，空气的风速也会对吸热器表面的对流换热有一定影响。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615

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本文编号：2613964