槽式太阳能有机朗肯循环热发电系统设计及运行优化

发布时间：2020-09-18 20:00

　　槽式太阳能发电是目前发展最成熟的太阳能热发电技术。虽然太阳能热发电受天气影响比较大,但可通过设置蓄热系统提高运行小时数。太阳能辐射强度密度较小,采用槽式聚光获得的热能通常处于中低温范围,有机朗肯循环是中低温热源的高效利用的理想解决方案之一。本文建立了基于有机朗肯循环的槽式太阳能热发电系统,对其进行优化设计和运行优化,主要内容如下:采用SAM软件对太阳能镜场进行了设计,将回路中的聚光集热装置看作一个计算节点,分析每个节点的导热流体进出口温度、质量流量以及能量变化情况,建立了集热场计算模型;选用双罐系统为研究对象,分析计算每个蓄热罐的几何尺寸及蓄热介质传热参数,建立蓄热系统数学模型;建立了换热器的计算模型。最终得到太阳能集热场和蓄热模块完整的数学模型。利用MATLAB建立了带回热的有机朗肯循环发电系统性能计算模型,对循环效率、发电功率及相关系统参数进行了计算。在此基础上,将太阳能集热场模型与有机朗肯循环性能计算模型结合起来,并设计了槽式电站的仿真分析系统。利用建立的仿真分析系统,以电站年输出电量、平准化度电成本、容量因子最佳为目标,对发电系统的太阳倍数和蓄热时长进行优化。计算结果表明,当太阳倍数为2.5,蓄热时长为6h时,电站的性能达到最优。并通过敏感性分析,对集热器前后间距、蓄热罐罐体高度、蓄热罐热损失系数等参数进行了优化。针对对优化后的电站,根据武汉地区年太阳辐射强度分布情况,对电站的运行方式进行了优化研究。提出了三种电站运行方案,针对不同方案的运行方式,对电站调度分数进行组合搭配,通过计算电站的评价性能参数及不同典型日的天气影响下电站的运行情况,获得了年输出电量最大、运行成本最低的最优运行方式。论文的研究对带蓄热的槽式太阳能有机朗肯循环发电系统的设计和运行提供了一定的参考。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM615
【部分图文】：

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图 1-4 西班牙 Andasol 电站系统图牙 Gemasolar 电站为 19.9MW 塔式熔盐蓄热电站，于 2011 年 5 月开始emasolar 太阳能电站位于西班牙塞维利亚 Fuentes de Andalucia。Gemaso蓄热技术，可以保持 15h 热量存储，有效的避免了供电不足状况。Gem统能够在一年中保持每个月太阳辐射不足的几天进行 24h 发电ar 是第一个利用熔盐为传热、蓄热材料的塔式太阳能热发电站，该电站型塔式光热发电技术发展的重要里程碑。图 1-5 为塔式蓄热电站原理图

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图 1-4 西班牙 Andasol 电站系统图 Gemasolar 电站为 19.9MW 塔式熔盐蓄热电站，于 2011 年 5 月开asolar 太阳能电站位于西班牙塞维利亚 Fuentes de Andalucia。Gem热技术，可以保持 15h 热量存储，有效的避免了供电不足状况。G能够在一年中保持每个月太阳辐射不足的几天进行 24h 发是第一个利用熔盐为传热、蓄热材料的塔式太阳能热发电站，该电塔式光热发电技术发展的重要里程碑。图 1-5 为塔式蓄热电站原理

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图 1-6 太阳能驱动有机朗肯循环发电原理图于基于 ORC 发电的光热电站仍处于研究阶段，没有达到商业36]等选取四种不同集热器，利用稳态模型研究 12 种干工质在不析表明当冷凝温度为 30℃时，除真空集热管外，采用带回热的高于无回热循环的系统，其效率范围为 9.95~15.98%。李太阳热源结合 ORC 发电系统，设计了 3.5kw 的试验机，通过对，对小型 ORC 膨胀机进行了性能评估。吴晓楠[38]利用 RefproLAB 编制了应用于单级汽轮机的带回热的基于 ORC 发电的太阳取了5种有机工质的热力学参数，得出R245fa适用于150℃的运 250℃的运行温度的结论。件介绍ystem Advsor Model）是由美国 Sandia 实验、NERAL 实验室和针对几种可再生能源发电技术的特性和成本进行预测的权威软

【参考文献】