塔式太阳能熔盐吸热器运行特性与策略优化

该文研究太阳光照条件、环境温度、风速、风向等因素对塔式太阳能热发电熔盐吸热器整体热效率和散热损失的影响规律,讨论吸热器的运行策略及其对系统效率的影响.吸热器的运行受风速和入射能量的影响较大,受风向和环境温度的影响较小.额定出口温度模式下,当风速超过7m/s时,对流散热损失超过辐射散热损失.风速对吸热器局部对流散热损失的...     

塔式太阳能热发电吸热器技术进展

文中介绍了现有塔式太阳能热发电吸热器技术,针对不同吸热器结构和传热介质,结合国内外现有主要塔式太阳能热发电站,对吸热器性能进行比较研究。结果表明,外露管式吸热器结构简单、造价低,应用广泛;而熔盐作为传热和蓄热介质具有较好的性能,系统无压运行且能承受高热流密度,是将来的研究方向。     

半周加热半周绝热的熔盐吸热管传热特性研究

建立了描述半周加热、半周绝热的不均匀热流边界条件下熔盐吸热管内热传导与热对流换热的数值模型,模型考虑了管壁导热和熔盐的变物性.采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程和能量方程,对熔盐吸热管的传热过程进行了模拟,并在熔盐吸热传热实验平台上进行了试验研究.模拟计算与实验结果基本一致.揭示了熔盐吸热管在高温、高热流密度条件下的管内流速和温度分布规律及其换热特性,为塔式太阳能热发电熔盐吸热器的设计和运行控制提供了重要依据.     

Analysis of thermal performance of electromagnetic induction based molten salt heating system

将电磁感应加热技术应用到低谷电加热熔盐储热供暖领域,搭建熔盐电磁感应加热实验系统,以感应加热器为研究对象,探究熔盐以及线圈冷却水在不同熔盐流速和线圈电流工况下的温度变化规律,计算加热效率和冷却水热损失率。结果表明：电磁感应加热器可以快速加热熔盐,熔盐温升主要集中在开始加热80～240 s之间,温升速率在100 s时最大;改变线圈电流或熔盐流速,可以产生不同终温的熔盐,流速0.177 m/s时,熔盐在不同电流下出口温度分别为201.452 ℃、203.891 ℃、207.599 ℃、212.975 ℃和221.454 ℃;熔盐流速一定,熔盐和线圈冷却水吸热量随线圈电流的增加而升高;线圈电流不变,熔盐吸热量随流速的增加而升高、线圈冷却水吸热量随流速增加而降低;熔盐流速0.296 m/s、线圈电流600 A时,熔盐加热效率为69.28%,线圈冷却水热损失率为16.45%。     

基于CSO算法优化的LSSVM熔盐温度预测

吸热器的安全高效运行在太阳能热发电系统中起到了至关重要的作用。吸热管中熔盐出口最高温度和平均温度为太阳能热发电系统中吸热器的设计、材料的选择和运行控制提供了重要的科学依据。文章提出了基于最小二乘支持向量机(Least squares support vector machines,LSSVM)的快速预测方法,预测不同工况下吸热管中熔盐出口最高温度和平均温度。为了提高预测精度,利用猫群优化(Cat Swarm Optimization,CSO)算法求解LSSVM方法中的超参数。数值计算结果证实了LSSVM方法是可行的,从而为研究塔式太阳能吸热器的热特性以及运行控制提供一种新的有效方法。     

电伴热系统在光热电站熔盐吸热器的应用

哈密熔盐塔式50 MW光热发电项目的熔盐吸热器系统由东方锅炉自主设计和供货,其中,电伴热系统在吸热器系统的设备和管线中得到广泛应用。结合哈密光热项目,文中介绍了电伴热系统的选型原则及在光热电站吸热器系统上的应用,并对电伴热系统在吸热器管屏、集箱、出口缓冲罐和熔盐管道上的布置及注意事项等进行了总结。     

高温熔盐吸热器的传热研究和系统设计

本文对非均匀辐射热流密度太阳能熔盐吸热器传热过程进行了模拟研究,得到了熔盐吸热器内部的温度、传热性能等特征参数。结果表明在轴向和径向上熔盐流体温度和管壁的温度都非常不均匀,同时其综合传热性能要高于按照Sieder-Tate公式的计算值。并对10 MW塔式太阳能热发电的熔盐吸热器进行了设计和分析。     

塔式太阳能热发电站吸热器指向点动态调度和优化设计

针对塔式太阳能热发电站中的核心设备吸热器,提出一种基于遗传算法的指向点设计与优化控制策略,该策略通过将塔式太阳能热发电站指向点动态调度问题转换为遗传算法寻优问题,建模求解得到的结果在保证吸热器正常使用寿命的前提下,优化了吸热器面板上的能量分布的均匀性,在保证吸热器材料能流密度要求的情况下,有效提高了截断效率。提出以截断效率和吸热器效率整体作为优化目标的吸热器参数设计方法,将该方法成功应用到某50 MW塔式熔盐电站的吸热器参数设计中,得出该熔盐吸热器最优尺寸为:吸热器受光面积580 m~2,吸热器高16.78 m,直径11 m。所得最优尺寸参数在相同的吸热器受光面积下,综合效率可提升1.78%;在相同的直径条件下,综合效率可提升2.15%。     

基于分布参数模型的塔式熔盐吸热器换热过程动态特性研究

文章以塔式太阳能热发电站中的圆柱形外露管式吸热器为研究对象,利用分布参数方法建立了对流-辐射传热吸热器的非稳态传热模型。基于此模型,分别研究了当辐射热流密度、熔盐流量、熔盐进口温度和环境风速等参数发生阶跃变化时,圆柱形外露管式吸热器的动态特性。研究结果表明:当上述参数发生阶跃变化时,熔盐出口温度的动态变化过程存在不同的时间常数;辐射热流密度、熔盐进口温度和熔盐流量是影响熔盐出口温度的主要因素,瞬时风对熔盐出口温度影响较小。     

塔式太阳能热发电系统性能模型及其仿真研究

结合塔式太阳能热发电系统中主要设备的机理模型和变工况下的运行方式,建立一套能完整反映电站工作过程的性能模型.发电系统在太阳法向直射辐照度扰动下的动态过程研究结果表明:吸热器出口熔盐温度、表面最高温度、散热功率的过渡过程较平缓,效率在瞬时突变后会逐渐恢复到接近扰动发生前的水平;吸热器出口熔盐温度、表面最高温度、散热功率与...     

非共晶相变材料应用于太阳能吸热蓄热器的数值分析

通过计算分析发现对于目前的吸热蓄热器结构，采用相变发生在一个温度区间的非共晶熔盐混合物作为相变材料可以较好的提高吸热蓄热器的整体性能。主要表现在明显地提高相变材料的利用率、减小换热管工质出口温度波动、减小容器表面最大温度及容器表面温度变化，经过合理的设计还可以减小整体系统的质量。分析结果可以作为吸热器设计的参考。     

太阳能热发电超临界CO_2布雷顿循环性能理论研究

以超临界CO_2布雷顿循环为研究对象,针对太阳热能,建立理论分析模型,研究循环性能受热源参数和运行参数的影响规律,考察的熔盐进口温度范围为350~600℃,吸热压力范围为10~50 MPa。结果表明:熔盐进口温度和吸热压力是影响循环性能的重要参数;循环热效率与熔盐进口温度存在正相关关系,且随着吸热压力的增大存在极大值。在熔盐进口温度为600℃,吸热压力为28 MPa时,循环热效率达到极大值0.352。     

非均匀热流下球形腔式吸热器热性能的数值研究

建立了球形腔式吸热器三维模型;以基于蒙特卡罗光线追迹法(MCRT)进行光学模拟得到的能流分布,作为吸热管壁的热边界条件;通过数值模拟研究球形吸热器的耦合传热问题;探讨吸热流体入口参数对热性能的影响。研究表明:吸热管壁的辐射能流密度分布不均匀;在相同条件下,下入口吸热器的热性能优于上入口吸热器;在吸热流体的入口速度为0.2~0.4 m/s,提高流速可明显增大吸热器热效率,入口速度大于0.6 m/s时,热效率的增大速率变得平缓;随入口温度升高,热效率几乎呈线性下降。基于非均匀热流边界条件下的吸热器三维数值模拟结果更符合实际情况,为吸热器的优化设计与推广应用提供依据和参考。     

空间站太阳能吸热器相变蓄热系统瞬态热分析

高温熔盐相变蓄热是空间站太阳能热动力发电系统的关键技术之一，熔盐在日照期储存的热量可以在阴影期通过液／固相变释放并加热循环工质保证连续供电。本文对模拟轨道条件下的单元换热管吸热脂热系统建立了一维瞬态热分析模型，该模型可用来进行空间站太阳能吸热器的概念设计或校校评估。瞬态计算的结果表明单元换热管的蓄/放热性能可以满足发电系统的需求。     

线聚焦光热发电传热流体的优化选择

基于12 MW熔盐菲涅尔光热发电工程,比较了二元熔盐相对导热油作为吸热介质的优势,重点分析了低熔点熔盐相对二元熔盐在线聚焦光热发电中电站防凝运行方面的优势。指出采用熔盐作为吸热介质,因提升了汽轮机主蒸汽的温度,较导热油可获得更高的热电转换效率,同时简化了发电工艺流程;采用低熔点盐作为吸热和储热介质,可降低系统防凝成本、减小储热系统设备投资,同时可减小系统运维风险。     

熔融盐塔式太阳能余压发电系统设计

在分析熔融盐塔式太阳能原理和布置基础上,提供了一种用于熔融盐塔式太阳能电站的余压发电系统,在吸热塔顶部的吸热器和高温熔熔盐储罐之间设置水轮发电机组,从吸热器流出的熔融盐先经过水轮发电机组,将熔融盐的势能转化为电能后,再使其进入高温热熔融盐罐,不仅可以减少熔融盐对高温热熔融盐罐的冲击,而且可以回收熔融盐的势能,并将其转化为电能,从而达到节能增效的目的。     

塔式太阳能水工质吸热器性能分析

上海锅炉厂有限公司自主开发了塔式太阳能热发电吸热器性能设计程序。该程序可同时适应水工质和熔盐工质太阳能吸热器的设计计算要求。针对美国Solar Two工程吸热器,将Boeing North American,Inc.的计算结果和其试验数据与自主开发程序的计算结果进行比较,结果吻合良好。以某个塔式太阳能热发电吸热器为例,对其蒸发段和过热段的设计方案进行了详细的校核计算,重点在吸热器蒸发段的循环流量、干度、鳍端温度和鳍端温差、过热段的管子正面点温度以及吸热器的吸热效率分布等多个方面进行了分析。该校核计算的结果可为后续进行性能评价提供重要的基础数据。     

塔式光热电站吸热器高温隔热防护装置研究

在塔式光热发电站中,太阳能吸热器是实现太阳能热发电最为关键的核心设备之一。除有效受热区域外,其上下及周边布置有高温隔热防护装置,其功能为保证吸热器内部支撑结构、系统设备或运行期间维护人员的绝对安全性,避免其受到镜场反射的溢出光斑的高温辐射。因此,高温隔热防护装置的设计、选材及结构是否合理直接关系到吸热器的安全、稳定及高效运行。     

塔式熔盐吸热器热效率计算数值研究

本文论述了拟建的100MW塔式光热电站熔盐吸热器热损失主要组成项:辐射热损失、对流热损失及导热热损失,其中辐射热损失可由公式直接算出,由于本项目计算的雷诺数大,对流热损失关联式已不适用,故采用数值模拟方法进行对流热损失计算.分析了吸热器外壁温、环境风速、环境温度对换热系数的影响,计算出本项目的吸热器热效率.     

槽式太阳能新型腔式吸热器的热性能研究

提出一种适用于抛物槽集热器的新型太阳能腔式吸热器,该装置具有较高的集热效率,同时连接安装和日常运行维护也相对便利。对其建立一套三维传热模型,并搭建采用新型腔式吸热器的抛物槽集热器实验系统,通过实验测试对比吸热器瞬时效率,验证模型的准确性。此外,定量分析不同环境参数与工作参数对新型腔式吸热器热性能的影响,结果表明:集热效率随着法向直接日射辐照度、环境温度的升高而增加,随着环境风速和吸热器入口传热流体温度的升高而降低,而受传热流体质量流量的影响较小。