光聚热定日镜组能流密度建模方法研究

发布时间：2020-08-27 19:20

【摘要】：随着化石能源的减少和人们环保意识的增强,新能源被大力发展。太阳能发电成为当前新能源开发利用的重要发展方向,其中塔式太阳能电站因为其发电效率高而被大量关注。塔式太阳能镜场中影响发电效率的关键因素是吸热器表面所接收的能量,因此研究吸热器表面的能流分布对提高镜场发电效率起到重要作用。本文在了解了国内外塔式太阳能聚热发电系统现状后,对吸热器表面能流分布的研究方法做了具体介绍,并进行了以下研究:(1)对太阳的运动规律进行分析,根据塔式太阳能光聚热定日镜场的实际需求,建立了定日镜的跟踪控制策略模型。(2)建立定日镜聚光集热过程的物理模型,仿真了一天当中不同时刻定日镜场中不同位置的单面定日镜在不同形状吸热器表面的反射光斑形态。模拟了多面定日镜构成定日镜场时吸热器表面的光斑成像,分析了影响定日镜场聚光效率的因素。(3)介绍了太阳形状和太阳光发散性的成因,基于太阳光线是非平行光的情况下建立了定日镜在吸热器表面的光斑成像和能流密度分布模型。(4)根据大型定日镜场的三层镜场网络结构特点,设计了吸热器表面光斑成像的改进算法,该方法能够有效地简化大型镜场的能流密度分布计算。根据计算结果对定日镜的瞄准控制策略进行改进,提高镜场发电效率。仿真结果表明,本文采用的塔式太阳能定日镜聚光控制策略满足现场要求,光聚热定日镜组的能流密度建模方法可以为后续聚光策略提供重要理论依据。为我国塔式太阳能发电技术的发展起到了推进作用。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TK513
【图文】：

物面槽式发电是利用大量槽型抛物面反射镜将太阳光线聚焦到安接收器上，接收器内部有工质，利用太阳高温加热工质，通过换蒸汽推动汽轮机发电。抛物面槽式发电的缺点在于成本较高，带收器本身材质的限制，热损失高，系统运行温度不高，热效率低系统类似，都是线性聚光系统。统是点式聚光系统，由大量镜子组成抛物曲面反射镜，接收器位将太阳入射光线聚焦在焦点处，传热工质被加热后，驱动高效率装置一般选用斯特林机，所以碟式也叫做抛物面反射镜斯特林系本高昂缺少经济优势，同时斯特林的技术研究还不够完善，一般系统，适用于边远地区的独立电站，未被大规模应用。统也是点式聚光系统，是利用了大量反射镜，将太阳光反射到中，加热工质，工质再经过热存储、换热等环节，产生蒸汽推动汽式光热发电系统可以高温储热，综合效率高，适合大规模商用，成为光热发电的一个热门技术方向。近年来国内外新能源规划项也非常高。

图 1-2 新月沙丘项目Fig.1-2 Crescent Dunes式太阳能聚热发电技术发展较快、已经日趋成熟，有大量还没有成功投运的大型商业电站，对于光热项目的研究还要解决，因此项目主要还是以实验电站为主。我国首批 20 个塔式光热电站[8]。省德令哈市的中控 50MW 熔盐塔式光热发电项目已于 201一个规模化大型储能光热电站。在位于甘肃省敦煌市建立的100MW光热示范电站是亚洲首发电的光热电站。热项目还有中国电建西勘院位于青海省共和县的 50MW 的院新疆哈密 50MW 熔盐塔式电站、国电投青海德令哈。我国塔式光热项目开展得如火如荼。

图 1-2 新月沙丘项目Fig.1-2 Crescent Dunes国外的塔式太阳能聚热发电技术发展较快、已经日趋成熟，有大量商业电站开始。国内目前还没有成功投运的大型商业电站，对于光热项目的研究还处于起步阶段许多难题需要解决，因此项目主要还是以实验电站为主。我国首批 20 个光热发电示目中就有 9 个塔式光热电站[8]。位于青海省德令哈市的中控 50MW 熔盐塔式光热发电项目已于 2016 年成功并网，是我国第一个规模化大型储能光热电站。首航节能在位于甘肃省敦煌市建立的100MW光热示范电站是亚洲首座可实现2全天候连续发电的光热电站。在建的光热项目还有中国电建西勘院位于青海省共和县的 50MW 的熔盐塔式电北电力设计院新疆哈密 50MW 熔盐塔式电站、国电投青海德令哈的水工质塔5MW 项目等。我国塔式光热项目开展得如火如荼。

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本文编号：2806516