中低温熔盐储热系统的容量配置与热力性能分析

发布时间：2020-05-08 05:58

【摘要】：随着太阳能、风能等可再生能源的大规模接入,新时期的能源构架需要更可靠、稳定的技术保障。储热技术作为能源存储的重要方式,在太阳能热利用环节中具有独特的地位,解决了太阳资源波动性和间歇性缺点,它的核心竞争力在于可以实现能量的时空平移,从而有效保障光热电站发电的连续性和调度性。本文目的在于探索光热电站熔盐储热系统的合理容量配置,研究系统中关键设备的热力特性及其控制策略,为实验开展和系统优化奠定理论基础,研究内容及主要结论如下:本文论述美国图森50MW槽式光热电站中储热系统的基本结构和运行模式,提取四季中典型特征日的气象数据,借助SAM软件定性分析有、无储热系统对该光热电站的影响,定量计算配置储热系统后该电站的总发电量和厂用电量,以太阳倍数和储热时间为自变量,探索成本电价变化规律,为确定储热经济容量提出建议。针对商业运营光热电站最常用的两种储热技术——单罐熔盐砂石填充床系统和双罐熔盐间接储热系统进行经济成本和热力特性的对比,发现二者在储热罐结构和材料购置上的耗费各有优劣,储热介质平均温度水平属单罐系统更佳,故使用国际标准ANSI/ASHRAE Standard对单罐储热系统进行性能评价,根据罐内熔盐的分层指数探索最佳入流速度。使用ANSYS FLUENT对高温熔盐罐进行不同运行模式下的建模仿真,构建氮气-熔盐两相模型,研究一定周期内熔盐及储热罐壁面的散热情况,发现通过储热罐顶壁的总散热量最大,侧壁的温度跨度较大,因此应当合理布置保温结构以保护储热罐形态。为保证储热岛与集热岛的有效换热,对油盐换热器进行了动态数值模拟,得知应当尽可能加大有效传热面积,以减小传热死区带来的不良影响。在采用前馈反馈复合调节方式时,熔盐入口温度用于粗调,导热油入口温度用于微调,可以有效抑制集热场的温度波动,稳定储热系统的运行参数,最终达到合格的储存目标,为机组阴雨、夜间的顺利工作提供可靠保障。
【图文】：

依靠的是传热流体，热量最终被存储于形状特定的固体结构中，常用材料为混凝土、逡逑可浇铸材料和相变材料等。在光热电站中，普遍使用的是主动型储热，工程中常见逡逑传、储介质的搭配组合如图２－１所示。逡逑．邋Ｉ逦１逦——丨．逡逑接储热｜逦｜邋Ｍ接诏热逡逑Ｉ逦‘邋￣￣Ｈ逦．邋Ｉ邋＇逦＇邋Ｉ邋．逡逑Ｈ接疼ｎ砧热１邋｜？yUＩＩ佬储热｜逦砧热｜逦接沾热逡逑传热—逦．}\0、逦—ｄ热油、坊盐邋一热ｉｔ！：、坊益、蒸ｉ＇邋一邋Ｗ热油、盐、热汽逡逑沾热介成一Ｈ逦导热油、烙这邋１逦好热油、焙盐邋１逦Ｌ｜烙eA、沙了＇、ｍ邋｜逡逑图２－１光热电站常见储热技术分类逡逑在图２－１中，直接蒸汽系统不适合长时间储热，大规模推广应用严重受限；双逡逑罐直接储热系统最大的优点是省去了传、储热介质间的换热器，系统效率高，但熔逡逑盐易腐蚀、冻结和泄漏，以至于系统成本高，利润空间小；单罐间接储热系统少用逡逑了一个储热罐，而且可以使用价格低廉的填充材料，成本大幅下降，具有一定发展逡逑潜力，其难点在于冷、热流体的分离和操控，设计复杂，运维困难。逡逑因此，商业用大型光热电站并未使用上述三种储热形式，而是使用可控性好的逡逑双罐间接储热系统，它的?

依靠的是传热流体，热量最终被存储于形状特定的固体结构中，常用材料为混凝土、逡逑可浇铸材料和相变材料等。在光热电站中，普遍使用的是主动型储热，工程中常见逡逑传、储介质的搭配组合如图２－１所示。逡逑．邋Ｉ逦１逦——丨．逡逑接储热｜逦｜邋Ｍ接诏热逡逑Ｉ逦‘邋￣￣Ｈ逦．邋Ｉ邋＇逦＇邋Ｉ邋．逡逑Ｈ接疼ｎ砧热１邋｜？yUＩＩ佬储热｜逦砧热｜逦接沾热逡逑传热—逦．}\0、逦—ｄ热油、坊盐邋一热ｉｔ！：、坊益、蒸ｉ＇邋一邋Ｗ热油、盐、热汽逡逑沾热介成一Ｈ逦导热油、烙这邋１逦好热油、焙盐邋１逦Ｌ｜烙eA、沙了＇、ｍ邋｜逡逑图２－１光热电站常见储热技术分类逡逑在图２－１中，直接蒸汽系统不适合长时间储热，大规模推广应用严重受限；双逡逑罐直接储热系统最大的优点是省去了传、储热介质间的换热器，系统效率高，但熔逡逑盐易腐蚀、冻结和泄漏，以至于系统成本高，利润空间小；单罐间接储热系统少用逡逑了一个储热罐，而且可以使用价格低廉的填充材料，成本大幅下降，具有一定发展逡逑潜力，其难点在于冷、热流体的分离和操控，，设计复杂，运维困难。逡逑因此，商业用大型光热电站并未使用上述三种储热形式，而是使用可控性好的逡逑双罐间接储热系统，它的系统性能参数表现稳定，管路布置如图２－２所示。逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615;TK11

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本文编号：2654235