【摘要】：CSP系統(tǒng),即concentrated solar power system,聚焦太陽能系統(tǒng),是一種通過利用反射鏡或聚焦鏡大面積聚焦太陽光產(chǎn)生高溫,再用導(dǎo)熱油或熔融鹽等導(dǎo)熱介質(zhì)將產(chǎn)生的熱量帶走,并連接蒸汽發(fā)生器與汽輪機(jī),從而進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng),又稱為光熱發(fā)電。由于其熱量來源為太陽能,因此相比于其他新能源具有更好的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。CSP系統(tǒng)主要由三個部分構(gòu)成,分別為集熱系統(tǒng)、熱量傳輸和儲存系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)。集熱系統(tǒng)包括聚焦鏡場與集熱器。熱量傳輸和儲存系統(tǒng)則主要包括管道與儲熱罐,通過儲熱罐來儲存高峰期的熱能,從而延長系統(tǒng)整體的工作時間,提高能量利用率。發(fā)電系統(tǒng)則與常規(guī)的熱電站沒有不同,都是通過熱交換器產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。本課題的研究內(nèi)容為塔式太陽能熔鹽回路的建模與瞬態(tài)分析,通過對現(xiàn)有的塔式光熱電站的方案進(jìn)行分析,基于一個50MWe TMSR-CSP塔式太陽能電站的理論設(shè)計,對其系統(tǒng)的瞬態(tài)特性進(jìn)行模擬,通過模擬計算對其各方面性能參數(shù)進(jìn)行分析,并分析工作條件的變化對其性能的影響,得出其瞬態(tài)響應(yīng)特性,確保其在工程上的可行性,并編寫系統(tǒng)的控制程序,控制系統(tǒng)各部件的運行,從而為CSP電站在實際工程上的運行方案提供理論基礎(chǔ)。本文的主要工作內(nèi)容包括:1.基于面向?qū)ο蟮腗odelica編程語言建立一套完整的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)熔鹽回路的模型,主要包括吸熱器、熱交換器和熔鹽儲罐等部分,計算包括溫度、速度、質(zhì)量流速在內(nèi)的各項參數(shù),驗證系統(tǒng)內(nèi)各部件的功能,并保證以上運行參數(shù)都在正常范圍內(nèi);2.對以上模型編寫控制程序,針對不同工況制定不同的運行策略,保證整個系統(tǒng)在無人為干預(yù)的情況下能在各個工況正常運行,不會出現(xiàn)事故或超出設(shè)計基準(zhǔn)的工況,并能夠通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)工況的轉(zhuǎn)換;3.對整個模型進(jìn)行瞬態(tài)模擬,分析系統(tǒng)的瞬態(tài)特性和相關(guān)性能表現(xiàn),通過得出的結(jié)果為電站的正常運行提供理論依據(jù)。本文通過對塔式太陽能光熱電站熔鹽回路的模型進(jìn)行建立與分析,得出其瞬態(tài)特性,并設(shè)計了一套配套的控制系統(tǒng)保證整個回路的正常運行,最后通過實際日照強(qiáng)度作為輸入對其效率進(jìn)行分析,驗證了該系統(tǒng)在保證高效率的情況下還能在日照不足時延長系統(tǒng)的正常工作時間,為儲能系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)的耦合提供了一定理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

儲熱罐計算流程圖36

圖表 2-12 熱交換器計算流程圖可以看到，，每個組件的計算過程并不是獨立的，而是需要與之連接個組件和控制系統(tǒng)的輸出作為計算的輸入條件，同時該組件的輸出也是組件的輸入條件，整個系統(tǒng)來自外界的最主要變量是太陽的輻照強(qiáng)度（統(tǒng)的輸入功率），此外，空氣的風(fēng)速也會對吸熱器表面的對流換熱有一定影響。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM615

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