【摘要】：隨著太陽能、風(fēng)能等可再生能源的大規(guī)模接入,新時(shí)期的能源構(gòu)架需要更可靠、穩(wěn)定的技術(shù)保障。儲(chǔ)熱技術(shù)作為能源存儲(chǔ)的重要方式,在太陽能熱利用環(huán)節(jié)中具有獨(dú)特的地位,解決了太陽資源波動(dòng)性和間歇性缺點(diǎn),它的核心競爭力在于可以實(shí)現(xiàn)能量的時(shí)空平移,從而有效保障光熱電站發(fā)電的連續(xù)性和調(diào)度性。本文目的在于探索光熱電站熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的合理容量配置,研究系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備的熱力特性及其控制策略,為實(shí)驗(yàn)開展和系統(tǒng)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ),研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下:本文論述美國圖森50MW槽式光熱電站中儲(chǔ)熱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式,提取四季中典型特征日的氣象數(shù)據(jù),借助SAM軟件定性分析有、無儲(chǔ)熱系統(tǒng)對(duì)該光熱電站的影響,定量計(jì)算配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)后該電站的總發(fā)電量和廠用電量,以太陽倍數(shù)和儲(chǔ)熱時(shí)間為自變量,探索成本電價(jià)變化規(guī)律,為確定儲(chǔ)熱經(jīng)濟(jì)容量提出建議。針對(duì)商業(yè)運(yùn)營光熱電站最常用的兩種儲(chǔ)熱技術(shù)——單罐熔鹽砂石填充床系統(tǒng)和雙罐熔鹽間接儲(chǔ)熱系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)成本和熱力特性的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)二者在儲(chǔ)熱罐結(jié)構(gòu)和材料購置上的耗費(fèi)各有優(yōu)劣,儲(chǔ)熱介質(zhì)平均溫度水平屬單罐系統(tǒng)更佳,故使用國際標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ASHRAE Standard對(duì)單罐儲(chǔ)熱系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)價(jià),根據(jù)罐內(nèi)熔鹽的分層指數(shù)探索最佳入流速度。使用ANSYS FLUENT對(duì)高溫熔鹽罐進(jìn)行不同運(yùn)行模式下的建模仿真,構(gòu)建氮?dú)?熔鹽兩相模型,研究一定周期內(nèi)熔鹽及儲(chǔ)熱罐壁面的散熱情況,發(fā)現(xiàn)通過儲(chǔ)熱罐頂壁的總散熱量最大,側(cè)壁的溫度跨度較大,因此應(yīng)當(dāng)合理布置保溫結(jié)構(gòu)以保護(hù)儲(chǔ)熱罐形態(tài)。為保證儲(chǔ)熱島與集熱島的有效換熱,對(duì)油鹽換熱器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬,得知應(yīng)當(dāng)盡可能加大有效傳熱面積,以減小傳熱死區(qū)帶來的不良影響。在采用前饋反饋復(fù)合調(diào)節(jié)方式時(shí),熔鹽入口溫度用于粗調(diào),導(dǎo)熱油入口溫度用于微調(diào),可以有效抑制集熱場的溫度波動(dòng),穩(wěn)定儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),最終達(dá)到合格的儲(chǔ)存目標(biāo),為機(jī)組陰雨、夜間的順利工作提供可靠保障。
【圖文】：

依靠的是傳熱流體，熱量最終被存儲(chǔ)于形狀特定的固體結(jié)構(gòu)中，常用材料為混凝土、逡逑可澆鑄材料和相變材料等。在光熱電站中，普遍使用的是主動(dòng)型儲(chǔ)熱，工程中常見逡逑傳、儲(chǔ)介質(zhì)的搭配組合如圖２－１所示。逡逑．邋Ｉ邐１邐——丨．逡逑接儲(chǔ)熱｜邐｜邋Ｍ接詔熱逡逑Ｉ邐‘邋￣￣Ｈ邐．邋Ｉ邋＇邐＇邋Ｉ邋．逡逑Ｈ接疼ｎ砧熱１邋｜？yUＩＩ佬儲(chǔ)熱｜邐砧熱｜邐接沾熱逡逑傳熱—邐．}\0、邐—ｄ熱油、坊鹽邋一熱ｉｔ�。�、坊益、蒸ｉ＇邋一邋Ｗ熱油、鹽、熱汽逡逑沾熱介成一Ｈ邐導(dǎo)熱油、烙這邋１邐好熱油、焙鹽邋１邐Ｌ｜烙eA、沙了＇、ｍ邋｜逡逑圖２－１光熱電站常見儲(chǔ)熱技術(shù)分類逡逑在圖２－１中，直接蒸汽系統(tǒng)不適合長時(shí)間儲(chǔ)熱，大規(guī)模推廣應(yīng)用嚴(yán)重受限；雙逡逑罐直接儲(chǔ)熱系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是省去了傳、儲(chǔ)熱介質(zhì)間的換熱器，系統(tǒng)效率高，但熔逡逑鹽易腐蝕、凍結(jié)和泄漏，以至于系統(tǒng)成本高，利潤空間��；單罐間接儲(chǔ)熱系統(tǒng)少用逡逑了一個(gè)儲(chǔ)熱罐，而且可以使用價(jià)格低廉的填充材料，成本大幅下降，具有一定發(fā)展逡逑潛力，其難點(diǎn)在于冷、熱流體的分離和操控，設(shè)計(jì)復(fù)雜，運(yùn)維困難。逡逑因此，商業(yè)用大型光熱電站并未使用上述三種儲(chǔ)熱形式，而是使用可控性好的逡逑雙罐間接儲(chǔ)熱系統(tǒng)，它的?

依靠的是傳熱流體，熱量最終被存儲(chǔ)于形狀特定的固體結(jié)構(gòu)中，常用材料為混凝土、逡逑可澆鑄材料和相變材料等。在光熱電站中，普遍使用的是主動(dòng)型儲(chǔ)熱，工程中常見逡逑傳、儲(chǔ)介質(zhì)的搭配組合如圖２－１所示。逡逑．邋Ｉ邐１邐——丨．逡逑接儲(chǔ)熱｜邐｜邋Ｍ接詔熱逡逑Ｉ邐‘邋￣￣Ｈ邐．邋Ｉ邋＇邐＇邋Ｉ邋．逡逑Ｈ接疼ｎ砧熱１邋｜？yUＩＩ佬儲(chǔ)熱｜邐砧熱｜邐接沾熱逡逑傳熱—邐．}\0、邐—ｄ熱油、坊鹽邋一熱ｉｔ�。骸⒎灰�、蒸ｉ＇邋一邋Ｗ熱油、鹽、熱汽逡逑沾熱介成一Ｈ邐導(dǎo)熱油、烙這邋１邐好熱油、焙鹽邋１邐Ｌ｜烙eA、沙了＇、ｍ邋｜逡逑圖２－１光熱電站常見儲(chǔ)熱技術(shù)分類逡逑在圖２－１中，直接蒸汽系統(tǒng)不適合長時(shí)間儲(chǔ)熱，大規(guī)模推廣應(yīng)用嚴(yán)重受限；雙逡逑罐直接儲(chǔ)熱系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是省去了傳、儲(chǔ)熱介質(zhì)間的換熱器，系統(tǒng)效率高，但熔逡逑鹽易腐蝕、凍結(jié)和泄漏，以至于系統(tǒng)成本高，利潤空間��；單罐間接儲(chǔ)熱系統(tǒng)少用逡逑了一個(gè)儲(chǔ)熱罐，而且可以使用價(jià)格低廉的填充材料，成本大幅下降，具有一定發(fā)展逡逑潛力，其難點(diǎn)在于冷、熱流體的分離和操控，，設(shè)計(jì)復(fù)雜，運(yùn)維困難。逡逑因此，商業(yè)用大型光熱電站并未使用上述三種儲(chǔ)熱形式，而是使用可控性好的逡逑雙罐間接儲(chǔ)熱系統(tǒng)，它的系統(tǒng)性能參數(shù)表現(xiàn)穩(wěn)定，管路布置如圖２－２所示。逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM615;TK11

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本文編號(hào)：2654235