槽式太阳能集热与热发电系统集成研究

【摘要】： 太阳能开发利用成为21世纪解决能源短缺、环境污染和温室效应等难题的一个重要途径。聚光型太阳能热发电技术是太阳能利用的主要形式之一,主要存在的问题是成本高、效率低,降低核心单元部件的成本和寻求高效率的系统的集成方式成为当前太阳能热发电亟需解决的问题。本文依托国家自然科学基金及国家973项目部分任务,对槽式太阳能集热系统进行了模拟和实验研究,研究了规模化太阳能热发电的槽-塔联合太阳能热发电系统。 (1)参与搭建了槽式太阳能集热器热力性能实验平台。实验结果表明：当循环工质温度和环境温度之差为180℃时,该集热管散热损失约为220 W／m；研究了太阳能辐照强度、导热油进口温度对集热效率的影响,当流体温度在50-200℃时,集热效率约45-55%之间。为我国建立首座槽式太阳能热发电站提供了实验数据支撑。 (2)在实验的基础上,对两种不同几何结构槽式集热器的光学和传热特性进行了模拟,考察了吸热管表面的能流分布与温度分布,以及流量和流体温度对吸热管表面温度分布的影响。研究表明：流量是影响吸热管表面的温度分布的主要因素。利用最小二乘支持向量基方法得出了太阳辐照强度、流量和进出口温度与槽式太阳能集热效率的关系。 (3)研究了本研究集体提出的槽-塔联合的太阳能热发电系统,该系统解决了槽式太阳能热发电系统集热温度不高且提升困难,塔式太阳能热发电系统高温利用不合理的问题。热力性能研究表明：槽-塔联合的系统年平均发电效率比单独槽式和单独塔式提高约2%；采用EUD图像(?)分析,揭示了系统性能提升的潜力与关键所在。通过经济性分析,槽-塔联合太阳能热发电系统比投资为3625€／kWe,比单独槽式系统比投资降低约3.5%,比单独塔式比投资降低约17.6%。槽-塔联合的太阳能热发电系统的发电成本约为0.160€／kWh,比单独槽式系统热减小12.1%,比单独塔式减小7.0%。 【关键词】：太阳能 槽式集热管 槽-塔联合 热发电系统
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（工程热物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 课题背景及意义11-13
• 1.2 太阳能热发电现状与趋势13-22
• 1.2.1 太阳能热发电形式及特点13-15
• 1.2.2 太阳能热发电研究动态15-19
• 1.2.3 太阳能热发电存在的技术问题19-21
• 1.2.4 规模化太阳能热发电的发展障碍与方向21-22
• 1.3 本文的研究内容22-25
• 第二章 槽式太阳能集热器实验研究25-47
• 2.1 槽式太阳能器实验台研制25-36
• 2.1.1 槽式集热系统本体组成26-30
• 2.1.2 数据采集控制系统30-31
• 2.1.3 测试方法31-36
• 2.2 实验研究结果分析36-44
• 2.2.1 集热器性能评价准则36-38
• 2.2.2 散热损失测试38-40
• 2.2.3 主要参数对集热效率的影响40-44
• 2.3 实验误差分析44-46
• 2.4 本章小结46-47
• 第三章 槽式太阳能集热器模拟47-63
• 3.1 槽式太阳能集热器装置47-49
• 3.2 槽式太阳能集热系统模拟49-57
• 3.2.1 集热管能流密度分布51-53
• 3.2.2 集热管表面温度分布53-57
• 3.3 基于支持向量基槽式太阳能集热系统预测57-61
• 3.3.1 最小二乘支持向量基57-59
• 3.3.2 最小二乘支持向量基可靠性验证59-60
• 3.3.3 最小二支持乘向量基的预测60-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第四章 槽-塔联合的太阳能热发电系统技术经济性研究63-83
• 4.1 系统概念性设计63-68
• 4.1.1 系统集成原则思路63-65
• 4.1.2 系统流程介绍65-68
• 4.2 系统模拟与热力性能分析68-76
• 4.2.1 系统模拟条件68-69
• 4.2.2 系统模拟结果69-72
• 4.2.3 系统(火用)平衡分析72
• 4.2.4 系统关键过程的EUD分析72-76
• 4.3 系统经济性76-80
• 4.3.1 评价指标76-77
• 4.3.2 经济性计算结果77-80
• 4.4 系统展望和讨论80-81
• 4.5 本章小结81-83
• 第五章 结论83-85
• 主要符号说明85-87
• 参考文献87-91
• 攻读硕士学位期间发表论文目录91
• 参与以下专利91-93
• 硕士学位论文科研项目背景93-95
• 致谢95

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