【摘要】：塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是目前在大規(guī)模發(fā)電上具有很廣闊的應(yīng)用前景的光熱發(fā)電技術(shù)。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括聚光子系統(tǒng)、集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)、輔助能源子系統(tǒng)以及發(fā)電子系統(tǒng)。其中,接收器是集熱子系統(tǒng)中的重要部件,在系統(tǒng)光熱轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要作用,因此接收器性能的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能具有重要影響。因此本文開(kāi)展了基于塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的腔體式接收器的性能研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化,主要的研究?jī)?nèi)容包括:(1)根據(jù)本文研究所需的夏至日正午十二時(shí)的德令哈的太陽(yáng)輻照條件,通過(guò)定日鏡場(chǎng)的追日跟蹤模型對(duì)塔式系統(tǒng)的定日鏡布局進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)塔式系統(tǒng)中的光源設(shè)置與載熱介質(zhì)進(jìn)行合理的選取。(2)自行設(shè)計(jì)并利用SolidWorks軟件建立四種不同形狀(球型、圓柱型、圓錐型以及平頂圓錐型)的腔體式接收器的三維模型,通過(guò)TracePro軟件研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的接收器在塔式系統(tǒng)中的光學(xué)性能的優(yōu)劣。研究結(jié)果表明,在給定的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中,具有相同腔口尺寸但面積比值(腔口面積/接收器吸收面總面積)不同的接收器的光學(xué)效率均在90%以上,反射光損較小,其中,圓錐型與球型接收器對(duì)入口光線具有較好的“吸收”能力且能流密度分布比其余兩種形狀的接收器均勻。(3)根據(jù)光學(xué)性能模擬結(jié)果,本文對(duì)面積比值為0.2的球型腔式接收器進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。自行設(shè)計(jì)球型腔式接收器的尺寸參數(shù),并對(duì)其光學(xué)性能與熱效率進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明,面積比值為0.2的球型接收器內(nèi)壁面上能流密度分布隨腔口的增大而更均勻,且隨腔口的變化有較大變化;內(nèi)壁面光損隨腔口增大而增大,但由于光損占總光通量份額較小,故光學(xué)效率略微減小。球型腔式接收器整體的熱效率則隨腔口的增大而減小,熱損失增大;當(dāng)腔口半徑為0.6m的球型腔式接收器的熱損失最小,熱效率最大,達(dá)到了79%;在輻射損失、對(duì)流損失、反射損失三項(xiàng)熱損失中,對(duì)流損失受腔口尺寸影響最大,輻射損失次之,由于面積比值為定值,故反射損失則與之無(wú)關(guān)。
【圖文】：

圖 1-1 熔融鹽塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)1.2.2 塔式光熱發(fā)電站國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在 20 世紀(jì)末，許多國(guó)家陸續(xù)開(kāi)始建設(shè)塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站，但主要出現(xiàn)在美國(guó)和西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家，并且在最初幾年，電站的裝機(jī)容量只有幾兆瓦，直到 1996 年在 SolaOne 的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的 Solar Two 也只達(dá)到了 10MW，但這些電站的成功運(yùn)行，不僅為后來(lái)的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)提供了可靠的參考與豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)更證明了塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的可行性以及經(jīng)濟(jì)效益。而到了 21 世紀(jì)時(shí)，塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的裝機(jī)容量隨著技術(shù)的成熟發(fā)展與進(jìn)步也獲得了很大的提升，，最高的裝機(jī)容量達(dá)到了 392MW。2011 年，西班牙建設(shè)的 Gemasola電站利用熔融鹽蓄熱技術(shù)，彌補(bǔ)了太陽(yáng)能本身間歇性等不足，實(shí)現(xiàn)了光熱發(fā)電系統(tǒng)的 2小時(shí)無(wú)間歇的持續(xù)發(fā)電。與國(guó)外的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展相比，我國(guó)的塔式太陽(yáng)能

外露式接收器和腔式接收器均屬于間接式的接收器，兩者的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)分別如圖 1- 1-3 所示。此處兩類(lèi)接收器均為管狀接收器，即布置有管束，載熱介質(zhì)在管內(nèi)工作，前者管束布置在外部，后者布置在腔內(nèi)。由于管束布置的不同，腔式太陽(yáng)能接收損相對(duì)較小，熱效率較高，因?yàn)橥饴妒浇邮掌鞯奈鼰峁苤苯颖┞对诃h(huán)境中。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM615

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