太阳能辅助空冷机组互补发电系统热性能研究

以槽式太阳能辅助600 MW直接空冷燃煤机组互补发电系统为研究对象,依据机组装机容量选择与其匹配的集热场面积,建立互补发电系统模型,对THA工况与75%THA工况时功率增大运行模式下取代第3级高加和取代2、3级高加这两种取代方式进行热性能计算分析。在此基础上,为进一步分析气象因素对互补发电系统热性能的影响,以THA工况功率增大运行模式下取代第3级高加抽汽为例研究,结果表明:DNI越大、风速越高、环境温度越低,互补发电系统的热力性能越好。     

槽式太阳能集热系统的实验研究

本文设计搭建了槽式太阳能集热系统性能测试平台,通过不同工况下的实验测试数据分析了影响槽式太阳能集热系统性能的主要因素;针对槽式集热器的瞬时效率、集热效率及换热器的热损失系数展开了实验测试与分析计算,讨论了工质流量变化对槽式集热系统性能的影响规律。实验结果表明:晴朗天气瞬时集热效率在0.35～0.65范围内变化,换热器热损失系数在1 W/(m~2·℃)以下,研究结果为槽式太阳能集热系统大规模应用提供一定参考价值。     

一种新型太阳能与生物质能互补发电系统

提出了一种CO_2近零排放的太阳能与生物质能互补发电系统,采用槽式太阳能集热与生物质能补燃有机结合的方式,工质水首先经过油水换热器,通过导热油间接吸收太阳能转变为370℃蒸汽,再通过生物质补燃转变为535℃蒸汽后进入蒸汽轮机组膨胀作功。模拟并分析了两种典型方案的热力学性能,设计工况下方案一系统出功为135.07 MW,发电效率为30.93%,方案二系统出功为152.03 MW,发电效率为29.59%。新系统有效解决了槽式太阳能单独热发电热效率低和生物质单独发电电站规模小的问题,为太阳能和生物质能的高效利用提供了一种新方法。     

中温太阳能驱动甲烷化学链重整冷热电系统及性能研究

针对高温太阳能与天然气热化学互补分布式能源系统存在聚光比高、互补反应温度高、变工况性能不稳定的技术瓶颈,本文探索了一种能实现主动调控的中温太阳能与天然气互补的化学链重整冷热电联产系统。利用约500℃太阳热能驱动天然气基-氧化镍化学链重整,生成合成气太阳能燃料,通过燃气轮机冷热电联产系统,实现中温太阳能与天然气综合梯级利用.研究结果表明:在设计点工况条件下,系统的总能效率可达到80.9%,太阳能集热面积节约率达到53.2%,太阳能净发电效率可达27.3%.分析了关键参数如NiO和甲烷摩尔比(Ni/C)和太阳辐照强度(DNI)对系统热力学性能的影响。     

太阳能与燃煤互补电站镜场布置研究

针对330 MWe太阳能与燃煤互补发电系统,利用抛物槽式太阳能集热系统汇聚300℃左右的太阳热能,替代蒸汽抽汽加热给水,对系统中太阳能镜场的布置及优化进行了深入研究.基于集热场运行工况,开发了太阳能集热场设计的模拟计算程序。探讨了镜场遮挡损失与集热器间距的关系;研究传热工质流速、太阳辐照强度对集热场布置的影响规律.在设计工况下,镜场集热量49 MW,镜场面积为1.39×10~5 m~2,占地面积4.19×10~5 m~2,镜场和场地面积比达到33.2%,优于当前槽式太阳能单独热发电22%~25%的水平.本文研究结果为太阳能与燃煤互补电站太阳能岛的设计提供了依据。     

集成太阳能热化学过程的冷热电联产系统

提出了集成抛物槽式双轴跟踪镜场的太阳能与清洁燃料热化学互补的微燃机冷热电联产系统。双轴跟踪的抛物槽镜场产生中低温太阳能热驱动吸收/反应管内甲醇分解生成合成气。合成气作为微燃机燃料,驱动分布式能源系统输出冷热电产品。研究了太阳能热化学关键过程吸收/反应管内甲醇转化率、沿程温度分布规律,对系统进行了能量分析和拥分析。结果表明,新系统热效率为74.74%,系统发电效率达到32.34%。研究结果为高效、稳定利用太阳能和清洁燃料提供了一种有效途径。     

太阳能辅助不同容量燃煤机组热性能分析

本文针对槽式太阳能辅助不同容量燃煤机组的互补耦合发电系统,建立槽式太阳能集热场以及互补系统的数学模型,分析互补发电系统在典型工况以及年热力性能,并以此为基础研究集热场面积及蓄热对互补发电系统热力性能的影响。其结果表明,典型工况下低功率容量的耦合机组节煤效果更好,更能在较小的集热场面积下达到较高的热电效率;而从年性能的角度看,蓄热装置的引入会使互补发电系统的热性能显著提高。     

太阳能燃气联合循环系统集成优化研究

太阳能燃气联合循环系统(ISCC)将槽式太阳能与燃气轮机联合循环相结合,充分利用太阳能作为中低温加热热源,是提高太阳能发电效率,降低太阳能发电成本,并减少系统CO_2排放的有效途径。本文针对太阳能直接蒸汽发生系统(DSG)与燃气轮机联合循环(CCGT)集成的系统,研究了太阳能蒸发给水份额对系统性能的影响,寻求最佳的系统集成模式,并对其经济性能做了初步的探讨。结果表明,太阳能蒸发给水份额为75%时,系统性能最优。     

太阳能热化学与化学回热联合的冷热电系统

提出了一种太阳能热化学与化学回热过程联合的冷热电联产系统。利用太阳能驱动甲醇分解反应,产生的合成气在内燃机中燃烧作功,内燃机排烟余热与导热油换热,并驱动甲醇分解反应以回收余热。对系统进行了热力学性能分析,探究了全年典型日下系统热力性能与储能特性规律.研究结果表明:设计工况下系统一次能源利用率为78.4%,太阳能净发电效率为21.1%。在300~1000 W/m~2的直射辐照强度范围内,系统可以实现稳定运行,太阳能净发电效率稳定在19.3%~21.5%的变化范围内。     

抛物槽式太阳能蒸汽发生系统研究

针对600m2抛物槽式太阳能试验台,建立了太阳能蒸汽发生系统的数学模型,开展了模拟研究,并验证了集热场模型的正确性.研究了太阳直射辐射、入射角等因素对系统性能的影响,分析了系统动态特性,利用图像分析(EUD)方法分析了系统的能量转化过程.结果表明,系统集热效率在高温段下降程度加剧;集热效率随太阳入射角的增大而越小,入射...     

双轴跟踪太阳能驱动甲醇分解的动力系统研究

提出了一种双轴跟踪的中低温太阳能甲醇分解与化学回热耦合的动力系统。集热单元采用双轴跟踪的抛物槽式集热器;利用导热油吸收中低温太阳能和烟气余热从而间接分解甲醇;所生成的合成气进入燃气轮机燃烧作功,烟气驱动制冷和供热,实现冷热电输出。镜场采用双轴跟踪,余弦损失消除,集热效率得以提升。通过系统集成,将烟气余热和中低温太阳能转化为化学能,能量品位提高,并且化学回热作为中低温太阳能的备用能源技术,有利于系统稳定运行,延长系统运行时间。在设计工况下,系统的一次能源利用率为78.55%,太阳能净发电效率达22.61%。研究结果为高效利用太阳能提供了有效途径。     

太阳能辅助燃煤发电系统蓄热运行策略优化

太阳能辅助燃煤发电已经被证明是一种有效利用太阳能的发电方式。与纯太阳能光热发电系统不同,太阳能辅助燃煤互补发电系统(下简称互补发电系统)中采用不同的蓄热运行策略将对互补系统的性能产生显著影响。本文针对槽式互补发电系统,建立了槽式太阳能集热场以及互补系统的数学模型,采用了真实的气象数据进行仿真模拟,研究分析了互补发电系统的年性能,得出了不同太阳能倍数、蓄热小时数对互补系统的太阳能发电成本LCOE的影响规律,并据此优化蓄热运行策略。其结果表明:三种策略中,削峰填谷策略是最适合互补发电系统的运行策略,在0.5蓄热小时数、1.2太阳能倍数下,其太阳能发电成本取得极小值,为0.064$/kWh。     

循环参数对微型有机朗肯循环系统性能的影响

为探究ORC系统循环参数对系统性能的影响,以R123为工作流体,在热力学分析的基础上对微型ORC系统建立数学模型,探究工质质量流量、冷却水流量以及热源温度对ORC系统性能特征的影响,结果表明三者的增加均能提升系统循环净功、循环热效率、发电功率以及发电效率,从而有助于提高系统的热力性能,系统循环净功与发电功率最大值分别为0.558 kW、0.167 kW;系统所达到最大热效率和最大发电效率分别为8.96%和2.61%。     

太阳能与燃煤互补系统变工况热力性能研究

针对新疆昌吉地区典型330 MW燃煤机组提出了一种利用抛物面槽式太阳能聚光集热器进行互补发电的改造方案。依据昌吉地区的气象条件及燃煤电站全年实际运行性能参数,通过对互补系统在不同太阳辐照强度及不同汽轮机负荷下变工况性能的模拟分析,获得了互补系统在典型日及典型年的热力性能,揭示了关键运行及性能参数的变化规律。结果表明,互补系统年均净发电效率为15.0%,优于现有单一太阳能热发电技术。本文对传统燃煤电站的互补方案的设计和实施具有一定的参考价值。     

菲涅尔聚光CPVT系统光热输出特性研究

针对直通式微通道冷却的菲涅尔CPVT系统热特性,本文研究了太阳直射辐照度(DNI)、环境温度以及冷却水流速对其光热性能的影响,结果表明,热效率随冷却水流速的增大呈先增大后减小的趋势,且随着DNI的增大热效率逐渐升高,当DNI为1000 W/m~2,冷却水流速为0.27 m/s时,系统热效率可达到38.68%;同时对菲涅尔CPVT系统的输出性能进行了试验测试,结果表明:系统的实时电效率与DNI的变化趋势一致,热效率基本稳定在35%左右,未随DNI的改变产生较大波动。在不同冷却水流速条件下,对比数值模拟和试验结果,二者能较好吻合,为菲涅尔聚光CPVT系统的进一步研究及应用奠定了理论和试验基础。     

R245fa有机朗肯循环发电系统运行性能实验研究

有机朗肯循环(ORC)利用低温热源实现热电转化的技术特点,是实现余热有效回收利用的重要途径。基于R245fa为循环工质的ORC发电系统,研究低温热源温度变化对系统循环热效率与发电效率的影响。结果表明:在冷却端温度不变的工况下,热源温度的提高使循环蒸发压力上升,膨胀比增大,等熵效率提升,膨胀做功能力增强,系统循环热效率、熵效率、发电效率均增大。夏季运行,冷却水进水水温为(30±1)、(35±1)℃,热源温度从89.6℃升至112.5℃时,系统发电效率分别由6.9%、5.8%升到8.7%、7.4%,系统■效率分别由43.4%、38.8%升到62.7%、62.3%。     

腔体吸收器位置对太阳能槽式系统光热转换性能的影响

针对腔体吸收器安装位置对其光热转换性能的影响进行了理论、模拟、实验研究。构建了太阳能槽式系统吸收器表面辐射热损失的物理模型,并进行了数学验证,结果表明吸收器表面的辐照度趋于均匀分布时,系统的热辐射损失减小。基于TracePro软件模拟了腔体吸收器在不同位置时的光学效率、辐照度标准差,发现腔体吸收器安装位置小于焦距时可获得较好的光学性能,采用焦距为1200mm的槽式系统进行了腔体吸收器光热转换性能的实验验证,当腔体吸收器安装焦距为系统焦距的98.75%,集热温度为201.3℃时,所构建的槽式系统的热效率可达35.53%。     

太阳能驱动的生物质气化发电系统研究

本文提出一种基于太阳能驱动生物质气化的新型发电系统,利用塔式定日镜场聚光产生1000~1500 K高温太阳热能驱动生物质进行气化反应,并集成先进燃气-蒸汽联合循环发电系统高效利用气化合成气。对该系统进行了热力学性能分析,结果表明:与常规生物质气化方式相比,通过驱动生物质发生气化反应,不仅将间歇性的太阳能转化为稳定的合成气化学能,并增加了气化合成气的化学能,同时合成气中的H_2和CO的摩尔含量之比在气化温度为1000~1500 K时达到1.65~2.44,有利于直接合成甲醇等清洁液体燃料。在设计工况下,系统的太阳能热功转化效率将达到23.68%,随着气化反应温度的升高,系统的太阳能份额和输出的电功率增大,系统的总热效率和总效率均下降。研究成果将为高效利用我国西部丰富的太阳能与生物质能提供一条有效途径。     

太阳能甲烷重整热化学互补发电系统性能研究

本研究搭建了太阳能热化学实验平台,依托室内太阳模拟平台,进行了2 kW太阳能甲烷重整反应器的实验研究,探究了反应温度、反应物流量等关键参数对系统性能(甲烷转化率、产物选择性)的影响,并基于燃气-蒸汽联合循环发电系统模型,模拟计算了太阳能热化学互补发电系统性能。结果表明,当反应器腔体的平均温度为880℃、甲烷流量为5.5 L·min^-1、水碳比为3:1时,甲烷的转化率为55.8%,太阳能净发电效率可达26.0%。     

30m~2槽式太阳能集热器性能模拟研究

本文针对30 m~2槽式太阳能集热试验装置,对太阳能集热器的性能进行了模拟。分析了太阳能集热器光热转化过程,建立了太阳能能量转换与传递模型,并开发了模拟计算程序,研究了集热器关键结构参数和运行参数对集热性能的影响规律。具体考察了太阳辐照强度、工质流量、环境风速、吸热管管径等对集热效率的影响。结果表明:太阳能集热器的集热效率随太阳辐照强度的增加而增大,随工质流量的增加而增大,存在最佳的吸热管管径使得集热效率最大。研究结果将为太阳能集热器的设计提供参考依据。