塔式太阳能热发电聚热系统特性分析及建模研究

发布时间：2020-08-16 21:29

【摘要】：塔式太阳能热发电技术具有规模容量大、成本低、可大规模蓄热储能等优点,是实现太阳能热发电规模化并网的一种重要形式。本文建立了太阳高度角和方位角计算模型,研究聚光镜场坐标系下定日镜方位角-俯仰角太阳位置追踪方法,分析影响聚光效率的因素。研究发现,北半球夏天相比冬天而言,太阳高度角大,接收到辐照能量强,聚光效率高。在影响聚光效率因素中,余弦效率约为0.7~0.8,占比最大,且受季节和塔高影响。夏天太阳高度角大,余弦效率高。一定范围内,塔高从50m增加到150m,余弦效率平均增加0.4,聚光效率提高。分析腔式吸热器结构和原理,根据热工学原理建立了10MW水/水蒸汽工质腔式吸热器聚光集热模型。验证结果表明,在太阳辐照强度降低10%阶跃扰动时,汽包出口温度在327℃基础上降低8.5℃并趋于稳定,汽包出口压力在12MPa基础上降低1.3MPa并趋于稳定。在太阳辐照强度降低20%和30%阶跃扰动时,扰动幅度越大,汽包出口蒸汽温度和压力下降越大,变化方向与扰动变化方向一致。分析云层透光率、高度和形态分布规律,在气象资料基础上设计了一种代表不同天气类型的云层分类方法,透光率大小在0.29~0.89之间,模拟了云层移动时对镜场能量的阶跃扰动、连续扰动和复杂随机扰动。当云层透光率从100%、92%到85%变化时,汽包出口蒸汽压力下降0.78MPa,汽包出口蒸汽温度下降11.13℃,但系统保持稳定,误差小于4%,满足设计要求。分析了风速对云阴影移动的影响。在风速变化周期T=20s时,风速慢,太阳辐照强度在1000W/m2:±40W/m2范围内随机变化,汽包温度在320℃:±8℃范围内波动,汽包压力在12MPa:±1.5MPa范围内波动,变化幅度较大。在风速变化周期T=2s时,风速快,太阳辐照强度呈现无规则快速波动,汽包温度在320℃:±2℃范围内波动,汽包压力在12MPa:±0.4MPa范围内波动,波动速度快但总体幅度小。由此可见,风速变化周期越快,系统受光照冲击影响越小。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615
【图文】：

太阳能热发电系统,热发电

热发电的主要形式热发电的基本原理是采用定日镜等聚光装置将太阳的加热吸热器中工质产生高压蒸汽，推动汽轮机做功发电锅炉类似[4]。太阳能热发电技术也分为多种类型，主要照能量能流密度低的缺陷，提高太阳能的利用效率。现发电技术分为多种形式，有塔式太阳能聚热发电、槽式菲涅尔式光热发电等。阳能热发电系统能热发电系统吸热器安装在定日镜场高塔上，利用众多辐照光线到塔顶吸热器上[5]。塔式太阳能热发电聚光系通过太阳跟踪控制装置调整方位角或者俯仰角精确反射热到 1500℃以上，换热做功过程类似普通锅炉，高温高塔式太阳能热发电系统如图 1-1 所示。

太阳能热发电系统

通过蓄热储能系统蓄热和放热，强度不足，从而使电站正常发电运行[12]。通常形式，效率高，工程上容易实现，是目前常用的能热发电系统发电的基本原理，是利用多个线性槽形定日镜镜面吸热器焦点的中心管上，将管子内换热工产生过热蒸汽推动汽轮机组做功发电[14]。为使热器通常采用南北方向安装方式，聚光比通常也大多为 350~390℃[15]，温度较难提高。吸热导热油、水/蒸汽和熔盐等。槽式光热发电吸热最为广泛的一种吸热器是直通式金属玻璃管，热阻，且在管子两端加上密封来补偿热胀冷缩，吸热装置分散布置且串并联互联，辅助加热，保证系统稳定运行。槽式太阳能热发电系统

太阳能热发电系统,热发电,光热,斯特林热机

华北电力大学硕士学位论文业化光热发电形式，槽式热发电具有较早的工程化熟，运营风险小。其目前首要问题是发电效率较低数低于其他形式光热发电，能耗大。能热发电系统电系统主要由斯特林热机和聚光系统组成。聚光器射镜原理加热斯特林热机，传热工质可达 750℃，目前碟式太阳能发电光电转换率能达到 30%，是公式[17]。热发电效率高，但技术不成熟，成本高，故障率大电[17]。此外，其结构原理独特性使得输出电力可调站。图 1-4 为碟式光热发电系统。

【参考文献】