【摘要】：太陽能是世界上儲(chǔ)量最為豐富的清潔、可再生能源,但是在太陽能的利用過程中往往伴隨著間歇性和不穩(wěn)定性的特點(diǎn);人們提出可以采用蓄熱儲(chǔ)能系統(tǒng)將太陽能以熱能的形式儲(chǔ)存起來,以保證發(fā)電系統(tǒng)連續(xù)高效地運(yùn)行;大規(guī)模蓄熱儲(chǔ)能技術(shù)已逐漸成為太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一,研究蓄熱技術(shù)尤其是中高溫蓄熱技術(shù),對(duì)提高光熱發(fā)電的發(fā)電效率和降低投資成本具有極其重要意義。對(duì)于太陽能熱電站來說,目前工程應(yīng)用最為廣泛的蓄熱系統(tǒng)便是雙罐蓄熱系統(tǒng),但是雙罐蓄熱系統(tǒng)的投資成本較高;因此,人們提出了單罐斜溫層蓄熱系統(tǒng),與雙罐系統(tǒng)相比采用單罐系統(tǒng)可以有效降低蓄熱系統(tǒng)的投資成本;單罐系統(tǒng)冷、熱工質(zhì)儲(chǔ)存在一個(gè)罐體中,利用冷、熱工質(zhì)的密度差依靠浮力驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)冷、熱工質(zhì)的自然分層;由于單罐中斜溫層的存在,單罐系統(tǒng)的放熱效率普遍較低,為克服這一缺點(diǎn),本文在單罐的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),在單罐蓄熱罐的上部增加一個(gè)殼管式相變換熱器,從而構(gòu)成單罐混合蓄熱罐。基于焓法建立相變蓄熱單元的數(shù)值模型,數(shù)值研究結(jié)構(gòu)參數(shù)和入口參數(shù)對(duì)蓄熱單元蓄熱性能的影響,并討論工質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)和相變材料熔點(diǎn)溫度對(duì)放熱特性的影響;并在對(duì)相變蓄熱單元研究的基礎(chǔ)上建立單罐混合蓄熱罐的數(shù)值模型,將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比后,對(duì)混合蓄熱罐進(jìn)行特性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì);研究了相同情況下混合蓄熱罐與常規(guī)斜溫層蓄熱罐在放熱特性方面的差異,并探究入口速度邊界條件、蓄熱罐結(jié)構(gòu)和填充床等參數(shù)變化時(shí)對(duì)放熱特性所產(chǎn)生影響。本文的研究對(duì)蓄熱罐的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

搜集方式的不同，可以將太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)分為兩大類焦式發(fā)電系統(tǒng)，其中聚焦式發(fā)電系統(tǒng)主要包括：塔式太發(fā)電和碟式太陽能熱發(fā)電三種類型[37]。太陽能熱電站能熱發(fā)電技術(shù)利用成千上萬面定日鏡將太陽輻射能集中的集熱器上，完成熱量的搜集，并使用搜集到的熱量加，利用蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)完成發(fā)電過程。在吸熱器內(nèi)流動(dòng)質(zhì)水/蒸汽，也可以是其他可直接作為儲(chǔ)熱工質(zhì)的流體，塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)適合建造 30～400MW 級(jí)的商業(yè)電站，相對(duì)于傳統(tǒng)電站，塔式太陽電站投資費(fèi)用昂貴，但運(yùn)行能電站的運(yùn)行時(shí)間，使之不限于白天有陽光時(shí)運(yùn)行，塔蓄熱系統(tǒng)，塔式太陽能電站也可和燃?xì)廨啓C(jī)或其他化石平穩(wěn)的電力輸出。圖 2-1 所示為以熔鹽作為吸熱、儲(chǔ)熱統(tǒng)原理圖。

雙罐直接蓄熱系統(tǒng)，吸熱器入口溫度和出口溫度分別為 290℃太陽能資源極佳，并且配備儲(chǔ)熱時(shí)長了長達(dá) 12 小時(shí)的蓄熱系r 電站幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)全年 365 天×24 小時(shí)連續(xù)發(fā)電。該電站的 6 500 小時(shí)左右，其年運(yùn)行小時(shí)數(shù)大約是其他可再生能源電站 1.1 億千瓦時(shí)，可以基本滿足安達(dá)魯西亞地區(qū) 25 000 戶家庭每年還可以減少 3 萬噸的 CO2排放量。國內(nèi)達(dá)華州托諾帕（Tonopah）的新月沙丘（Crescent Dunes圖 2-3）于 2016 年 3 月底完成所有調(diào)試工作并正式投入商業(yè)太陽能熱電站的建設(shè)規(guī)模為 110MW，，其電站單機(jī)裝機(jī)容量在中位列第二，在熔融鹽塔式光熱發(fā)電技術(shù)中位列第一。該電20%，廠用電率約為 7%-9%，采用熔鹽直接傳熱蓄熱技術(shù)，同熱系統(tǒng)，儲(chǔ)熱罐高約 12 米、直徑約 43 米。冷罐由碳鋼制成單個(gè)罐子可容納熔鹽約 31751 噸。該項(xiàng)目工程占地面積 6 平方為 195 米，電站采用混合式冷卻系統(tǒng)，90%的運(yùn)行工況采用
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM615

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2526124