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。     

槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统

本文提出了一种抛物槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统,对其热力性能进行了分析,并研究了反应器中反应蒸汽温度、镜场加热给水温度等关键运行参数对系统性能的影响。研究了太阳能特征参数对系统性能的影响规律,分析了太阳直射辐照强度(DNI)高于设计工况时,储能材料氧化钙的量与DNI的关系。设计工况下,系统输出功335.7 MW,热效率为30.4%,发电效率23.6%。所提出的系统,为解决槽式太阳能单独热发电系统蒸汽参数低导致动力循环热效率低的难题提供了新途径。     

积尘对槽式太阳能聚光器焦面能流密度分布的影响及聚光优化

为研究灰尘对槽式太阳能聚光器光学效率和金属管能流分布的影响,从理论上分析了积尘对聚光器光学效率的影响,对槽式太阳能聚光镜积尘工况进行了模拟,应用蒙特卡罗光线追迹法和有限元体积对抛物槽式集热系统传热进行了分析,得到了金属管周向温差(CTD)和能流密度分布。结果表明,积尘对反射光线方向和金属管壁面能流影响较大,由积尘改变壁面能流密度的分布对CTD有一定影响。针对CTD对抛物槽式集热系统的影响,提出了在常规抛物槽式集热器基础上添加一个二次均光反射镜的方法,二次反射镜的添加使金属管周向能流分布趋于均匀,并使金属管的CTD显著降低,减小了积尘工况对聚光集热系统的影响,这一方法为抛物槽式太阳能聚光系统的优化提供了参考。     

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。     

太阳能热化学互补发电系统的变辐照性能研究

本文基于10 kW中低温太阳能与甲醇热化学互补发电实验平台,采用不同太阳辐照强度与吸收反应器内甲醇裂解反应、甲醇重整反应两种化学反应的有机集成,提出了一种新颖的变辐照与不同化学反应相匹配的主动调控新方法,针对不同典型日太阳辐照强度偏离设计值,探讨了热化学互补发电系统变辐照工况的特性规律。研究结果表明,在中低温太阳能热化学互补发电系统中,与采用单一的太阳能驱动甲醇裂解反应相比,本文提出的主动调控方法使互补系统的日均太阳能净发电效率从30%提高到36%,更接近设计工况,有效提高了甲醇燃料化学能的梯级利用程度。该方法为减小单位镜场面积、提高太阳能年均净发电效率提供了有效途径。     

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。     

中温太阳能驱动的分布式功冷联产系统

本文提出了一种中温太阳能驱动的分布式功冷联产系统,将350℃的槽式太阳能集热系统与基于正逆循环耦合的氨/水功冷联产系统有机结合,实现功冷联产.太阳热能首先驱动一个混合工质朗肯循环做功,透平排气直接输送到精馏塔底部驱动吸收式制冷循环制取-10℃冷能,从而实现了太阳热能的梯级利用。系统模拟结果表明,系统等效太阳能发电效率为22.6%,(火用)效率为14.1%。本文提出的新系统为高效利用中温太阳热能提供了一种新方法。     

太阳能与冷热电联产系统集成

本文研究太阳能与冷热电联产系统集成,增加槽式太阳能集热器,利用中低温太阳能.在相对节能率的基础上提出全年相对节能率,并采用全年相对节能率评价新系统,用以确定最佳太阳能集热器面积.用软件Aspen Plus模拟流程,装机容量275 kW时,太阳能集热器面积增加,新系统的全年相对节能率先增加后减少,最大全年节能率值为32.7%,而常规系统的全年节能率为30.7%,新系统较常规系统的全年节能率相对提高了6.5%,最佳太阳能集热面积为350 m2.对于不同装机容量,设计最佳太阳能集热器面积;对于同一装机容量,讨论太阳辐射强度及日照时间对最佳太阳能集热面积的影响.     

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。     

直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统光-热-功一体化热力学分析

本文将简单回热,预压缩,再压缩,部分冷却和中间冷却超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿循环分别与塔式太阳能热发电(SPT)系统结合,建立了直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的光-热-功一体化模型,对5种S-CO_2循环下整个SPT系统在不同透平入口温度下的热力学性能进行了对比分析。结果表明:随着透平入口温度的增大,整个SPT系统的效率在650℃附近具有最大值,表明直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的运行温度并非越高越好;在本文研究的透平入口温度范围内(500~800℃),中间冷却和部分冷却S-CO_2循环下的SPT系统具有最高的效率,但系统也最为复杂;再压缩S-CO_2循环下的SPT系统在高温范围(650~800℃)具有较高的效率,且系统比较简单,具有巨大的应用潜力。     

基于新型S-CO2动力循环的内燃机余热回收

为了有效回收内燃机的废热,基于超临界CO₂(S-CO₂)再压缩循环,提出了一种新型的S-CO₂动力循环,并建立了相应的热力学模型,以分析系统的热力学性能,研究透平入口温度和系统压力对循环性能的影响。结果表明,在设计工况下,系统的净输出功为33.06 kW,热效率和效率分别可以达到35.86%和67.90%,余热回收率为58.70%。随着高压透平入口温度的升高,循环效率增加而净功减少。随着低压透平入口温度升高,循环效率和净功均增加。此外,存在再压缩机出口压力使净功和循环效率达到最大。     

槽式集热器效率分析和互补电站镜场设计

为实现给水加热型互补发电系统中太阳岛与动力岛更好耦合,本文建立了槽式集热器炯效率的热力学模型,分析了200 kW典型集热器效率随运行参数的变化规律:平均辐照600 W/m~2时最大效率为33%左右,最佳温度范围为250～350℃,并进行了实验验证,最后分析了互补发电系统集热场效率在设计辐照和偏离设计辐照时的特性规律,初步给出了热互补电站设计的原则。本研究结果为太阳能与火电互补发电技术的集热场设计提供了一个基本依据,具有较好的工程实用价值。     

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。     

变频控制直接膨胀式太阳能热泵的数值模拟

文中通过对变频控制直接膨胀式太阳能热泵的数值模拟,指出PV/T- SAHP系统实现变频控制从而解决太阳能热泵集热器面积与压缩机的容量不匹配的关键问题是找到系统集热/蒸发器的MSS线.为变工况下太阳能热泵系统的研究提供参考.     

光漏斗聚光定向传光中央接收太阳能集热系统

提出了一种新型中央接收式太阳能高温集热系统,介绍了系统的运行原理,分析了系统的热效率影响因素。这个新型的太阳能高温集热系统具有如下特点:可将多个光漏斗和偏光器组成一个太阳能聚光器阵列,每个聚光器都能将低能流密度的太阳光束会聚成高能流密度的平行光束,并由偏光器传送到中央接收器,于是中央接收器可获得很高的太阳光照射能流,转化为热能后将产生很高的温度,从而实现太阳光高温聚能。本系统的中央接收器无需建在高塔上,节省了建设费用,而且所有光漏斗跟踪太阳的方式相同,控制策略简单,定向偏光器的出光方向设定后可以固定不变,因而使整个系统结构简单,技术上易于实现。     

瞬态热量标定系统的太阳模拟器光学系统设计

设计了一种应用于瞬时热量标定系统的太阳模拟器光学系统,系统由短弧氙灯、椭球聚光镜和通道反射式积分器组成。介绍了椭球聚光镜的设计准则和限制要求,分析了积分器的工作原理和体均匀性,讨论了辐照面大小要求和安装空间的限制,最后,优化了系统设计并进行了仿真模拟。仿真结果表明,当选用近轴收大倍率为4．5、积分器管长为85mm时,若采用7000w氙灯,即能够获得3％的均匀性和4250食太阳常数的辐账“瞍;若采用5000W氙灯,则可在均匀性不变的情况下获得2980个太阳常数的辐照强度,两者均满足使用要求。     

太阳能热气流烟囱的实验和数值模拟

本文搭建了一个小型太阳能热气流烟囱的实验台,测量了其在不同工况下壁面,空气温度,以及系统瞬时质量流量。结果表明随着太阳辐射强度的增加壁面和空气的温度以及系统流量均提高。对所建实验台进行数值模拟,结果显示,不考虑系统辐射,以输入功率换算的太阳辐照强度为边界条件模拟会高估系统壁面温度和流量,考虑了系统辐射后则能得到与实验测量值相近的结果。     

太阳能与甲醇热化学互补的分布式能源系统研究

本文提出一种基于中低温太阳能与甲醇热化学互补的分布式冷热电供能系统。基于热力学基本定律,对系统作了能量平衡分析和(火用)平衡分析,探讨了变太阳辐照下系统的热力性能和储气蓄能的变化特性规律。结果表明:设计工况下,系统的一次能源效率达89.36%,(火用)效率达到47.10%,太阳直射辐照强度从500 W/m~2变化到900 W/m~2时,系统一次能源效率和冷、热、电功率输出保持稳定。本文的研究成果为高效利用中低温太阳能热化学技术与分布式冷热电能源系统集成技术提供了新途径。     

太阳能吸收/压缩复叠双温制冷系统特性研究

根据温湿度独立控制空调系统所需冷量的品位不同,提出了一种冷量梯级利用的太阳能吸收/压缩复叠双温制冷系统,由太阳能溴化锂单效吸收制冷子系统、高温冷水循环子系统和水冷压缩制冷子系统复叠而成。建立了新系统的热力学数学模型,分析太阳能溴化锂单效吸收制冷子系统蒸发温度、发生温度和环境温度对新系统性能影响,并与传统的太阳能溴化锂单效吸收制冷(SSAR)系统和太阳能吸收/压缩复叠制冷(SAC-CR)系统进行性能比较。结果表明,存在最优的发生温度和环境温度使系统所需集热面积最小,新系统所需集热器面积均低于传统SAC-CR和SSAR系统,且新系统功耗显著低于传统SAC-CR系统,为面向温湿度独立控制空调系统应用的吸收/压缩复叠双温制冷机组研制提供理论依据。