【摘要】：太陽能是一種能量巨大、遍布世界且無污染的可再生能源，所以在環(huán)境污染日益嚴重和常規(guī)能源日益短缺的今天，太陽能受到了各國的普遍重視。 太陽能熱發(fā)電是一種高效大規(guī)模利用太陽能的方式，目前主要有槽式、塔式和碟式三種。與槽式和塔式太陽能熱發(fā)電相比，碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)啟動損失小，光電效率高達29.4%，在三種發(fā)電系統(tǒng)中位居首位，因而碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)成為了人們關(guān)注的焦點。作為碟式聚光太陽熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，太陽能吸熱器的作用是將聚光器反射聚集的太陽能最大限度的吸收并傳遞給熱媒，其吸熱性能直接影響光熱轉(zhuǎn)換效率進而影響到整個熱發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性，因此研究吸熱器有非常重要的意義。 本課題首先提出了一種新型腔式吸熱器，繼而研制了包含新型腔式吸熱器在內(nèi)的碟式太陽能集熱系統(tǒng)，初步研究了碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集熱性能并分析了腔式吸熱器的吸熱性能。 本課題的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 1.鑒于腔式吸熱器的熱損失在碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)總損失中占有很大的比例，綜合考慮與吸熱器熱損失相關(guān)的因素、吸熱器的形狀以及內(nèi)部傳熱元件對腔式吸熱器熱性能的影響，本課題研制了一個整體半球狀腔式吸熱器，腔體外面包有保溫材料。吸熱器采光口面積與內(nèi)表面積的比為1:8，采用八根180mm長、外徑14mm、壁厚2mm的重力式熱管作為吸熱器的傳熱元件，它們均勻在半徑為85mm的圓周上，安裝傾角為15°，吸熱器腔體內(nèi)的熱管部分長90mm，蒸發(fā)吸收聚集的太陽輻射能，保溫層內(nèi)是長40mm的絕熱段。在熱管內(nèi)部充有無機換熱工質(zhì)。在熱管蒸發(fā)段涂有Pyromark2500選擇性吸收涂層。 2.在蘭州市皋蘭縣建成了包含新型腔式吸熱器在內(nèi)的碟式太陽能集熱系統(tǒng)，初步研究了腔式吸熱器的性能。2011年11月29日、2011年12月1日、2011年12月5日以及2011年12月22日（冬至）的實驗結(jié)果表明：吸熱器的腔體中心溫度、采光口中心溫度、吸熱功率以及光熱轉(zhuǎn)換效率都與太陽直接輻射強度的變化趨勢保持一致，首先隨時間逐漸上升，達到最大值后開始下降，而且腔體中心溫度和采光口中心溫度的最大值總是出現(xiàn)在太陽直接輻射強度最大值出現(xiàn)的附近。分析發(fā)現(xiàn)，光熱轉(zhuǎn)換效率的最大值通常出現(xiàn)在吸熱功率最大值的附近。在太陽直接輻射量為505.5W/m~2時，吸熱器的吸熱功率為1686W，熱效率為80.6%，即表明本腔式吸熱器具有良好的吸熱性能，實驗所涉及的太陽直接輻射強度是影響碟式太陽能集熱吸熱系統(tǒng)中吸熱器的吸熱功率和熱效率的重要因素，文中最后分析了本實驗系統(tǒng)出現(xiàn)的問題并提出了相應的解決辦法。 本課題的創(chuàng)新點是研制了新型腔式吸熱器并初步揭示了新型腔式吸熱器的吸熱性能。 碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是一種結(jié)構(gòu)簡單、布局靈活、發(fā)電效率高、系統(tǒng)優(yōu)化潛力和成本降低潛力大、初始投資少、應用前景廣的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，國內(nèi)外關(guān)于該系統(tǒng)的研究很少。本課題設(shè)計了一個新型腔式吸熱器，并在蘭州的天氣條件下進行了初步性能實驗，研究成果對碟式太陽能發(fā)電技術(shù)的試驗示范和推廣應用有重要的參考價值。 本課題的研究得到了國家自然科學基金項目（51166008/E0607）、國家科技部星火計劃重點項目（2010GA860004）、國家科技支撐計劃課題（2011BAD15B03）、甘肅省教育廳項目（0803-06）、“隴原青年創(chuàng)新人才扶持計劃”項目（09-0165）、甘肅省建設(shè)科技攻關(guān)項目（JK2010-29）、甘肅省科技支撐計劃（1011GKCA030）、甘肅省高等學�；究蒲袠I(yè)務(wù)費（09-0258）和蘭州理工大學“紅柳杰出人才計劃”（Q201101）的共同資助。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK513
【圖文】：

將中國劃分為 4 個太陽能資源帶，如圖 1.1，表 1.1 是這 4 個太陽能資源帶的輻射量指標[2]。表 1.1 中國 4 個太陽能資源帶的年曝輻射量Fig.1.1 Four solar energy resources with the amount of year’s radiation exposure in China資源帶號 資源帶分類 年曝輻射量（MJ/m2）Ⅰ 資源豐富帶 ≥6700Ⅱ 資源較豐富帶 5400～6700Ⅲ 資源一般帶 4200～5400Ⅳ 資源缺乏帶 ＜4200

識地不斷提高，太陽能光伏發(fā)電越來越受到各國政府的重視。科研投入不斷增多，鼓勵和支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策也不斷出臺，加大了光伏產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)和能力建設(shè)，極大地促進和推動了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而太陽能光伏發(fā)電具有不可忽略的缺點。光伏發(fā)電需要很大的面積，且所需成本太高，遠不能滿足大規(guī)模推廣應用的要求；另外太陽能光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率較低，這依舊是國家乃至世界研究組一直以來希望妥善解決的問題，因此，和光伏發(fā)電相比，太陽能熱發(fā)電是可再生能源發(fā)電中最有前途的發(fā)電方式，是太陽能利用的一個非常重要的方面。1.1.3.2 槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)槽式太陽能熱發(fā)電主要是借助槽型拋物面聚光器將太陽光聚集反射到接受聚熱管上，通過管內(nèi)熱載體將水加熱成蒸汽，推動汽輪機發(fā)電[4]，如圖 1.2 所示。收集裝置的幾何特性決定了槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光比較小，通常在 10～100之間，運行溫度達 400℃[5]，屬于中溫發(fā)電。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葛新石，黃護林;帶有透明蜂窩漂浮式選擇性吸熱器的小型凈水太陽池數(shù)值模擬分析[J];太陽能學報;1995年03期

2 楊敏林;楊曉西;左遠志;;塔式太陽能熱發(fā)電吸熱器技術(shù)研究進展[J];科學技術(shù)與工程;2008年10期

3 邢玉明,崔海亭,袁修干;高溫熔鹽相變蓄熱系統(tǒng)的數(shù)值模擬[J];北京航空航天大學學報;2002年03期

4 李鑫;;太陽能熱發(fā)電技術(shù)中的熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2008年11期

5 侯欣賓,袁修干,崔海亭;太陽能熱動力系統(tǒng)吸熱/蓄熱器能量分析[J];航空動力學報;2002年03期

6 崔海亭,袁修干,邢玉明;操作參數(shù)對組合式吸熱器熱性能的影晌[J];北京航空航天大學學報;2004年01期

7 楊敏林;楊曉西;張珊珊;;塔式太陽能熱發(fā)電吸熱器性能及工作介質(zhì)的比較研究(英文)[J];陜西科技大學學報(自然科學版);2008年05期

8 王錦俠,車茂隆;拋物盤鏡太陽灶熱性能的試驗研究[J];太陽能學報;1982年03期

9 侯欣賓,袁修干,崔海亭;組合相變材料換熱管吸熱器性能的數(shù)值分析[J];太陽能學報;2002年06期

10 董克用,袁修干;微重力條件下相變材料容器的二維瞬態(tài)熱分析[J];太陽能學報;1998年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張建成;;飲水機用半導體制冷的熱管式吸熱器研制[A];江蘇省制冷學會第四屆年會論文集[C];2000年

2 張海燕;王建平;張崇巍;劉偉;;交錯分布式多鏡面聚光系統(tǒng)[A];PCC2009—第20屆中國過程控制會議論文集[C];2009年

3 張萍;張迅;丘茹曼;羅錫璋;;多縱模光泵腔式遠紅外激光器中的能量交換過程[A];2001年全國微波毫米波會議論文集[C];2001年

4 魏琪;趙俊;;太陽能空氣集熱器傳熱性能實驗研究[A];中國建筑學會建筑熱能動力分會第十六屆學術(shù)交流大會論文集[C];2009年

5 李寶駿;姜興有;梁軍保;李穎;周萌;;太陽能光纖自貯能照明系統(tǒng)的研究[A];第三屆中國功能材料及其應用學術(shù)會議論文集[C];1998年

6 何志國;張光生;徐風清;;一種背腔式平面螺旋天線的小型化設(shè)計[A];2009年全國天線年會論文集（上）[C];2009年

7 蘇曉莉;;背腔天線相位中心的分析計算[A];2009年全國天線年會論文集（下）[C];2009年

8 王力堅;沈秀英;陳涵奎;;微波固態(tài)源掃頻、穩(wěn)頻的計算機控制方法[A];1989年全國微波會議論文集（上）[C];1989年

9 丁衛(wèi)平;徐金平;;微帶貼片天線電磁輻射特性分析的FEM/PML方法[A];2003'全國微波毫米波會議論文集[C];2003年

10 宋述顯;劉東成;鄧次平;;醫(yī)用雙波段毫米波治療儀[A];1993年全國微波會議論文集（下冊）[C];1993年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 ;謀財?shù)念^腦 淘金的助手[N];中國經(jīng)濟導報;2004年

2 杭春燕邋高杰;江蘇節(jié)能減排融入生活細節(jié)[N];中國環(huán)境報;2007年

3 本報記者 戴志忠;桑普平板式集熱器獨領(lǐng)市場風騷[N];中國房地產(chǎn)報;2004年

4 本報駐柏林記者 魏愛苗;西門子：新能源產(chǎn)業(yè)風風火火[N];經(jīng)濟日報;2010年

5 本報記者 李禾;捕捉最大量的太陽能[N];科技日報;2009年

6 種昂;投建亞洲首個光熱電站 皇明加碼太陽能發(fā)電[N];經(jīng)濟觀察報;2010年

7 本報記者 王建專;南洲新能源:讓太陽“落進”尋常百姓家[N];江蘇科技報;2010年

8 本報記者　王俊鳴;“榨干”太陽能[N];科技日報;2006年

9 魏衍亮;SOLAR太陽能熱水器專利技術(shù)掃描[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2006年

10 本報記者 劉垠　項煜虹;節(jié)能減排展上演創(chuàng)意大比拼[N];大眾科技報;2009年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 肖蘭;太陽能碟式/堿金屬熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中熱管式吸熱器對流熱損失特性研究[D];重慶大學;2012年

2 文玉良;熔融鹽橫紋管吸熱器傳遞特性與強化機理研究[D];華南理工大學;2010年

3 李鐵;碟式聚光太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)用斯特林發(fā)動機的研制[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

4 杜景龍;碟式斯特林太陽熱發(fā)電系統(tǒng)太陽模擬器的設(shè)計與實驗研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

5 劉穎;太陽能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理論與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

6 王剛;太陽能利用中的熱物理基礎(chǔ)理論及實驗研究[D];中國科學技術(shù)大學;2012年

7 丁雙紅;全固態(tài)拉曼激光器理論與實驗研究[D];山東大學;2006年

8 韓延民;太陽能高倍聚光能量傳輸利用理論及試驗研究[D];上海交通大學;2007年

9 劉兆軍;高效非線性光學頻率變換研究[D];山東大學;2008年

10 江守利;反射聚光利用太陽能的基礎(chǔ)理論與實驗研究[D];中國科學技術(shù)大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 李珍;碟式太陽能吸熱器的性能實驗研究[D];蘭州理工大學;2012年

2 毛青松;碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中腔式吸熱器光熱性能的數(shù)值研究及優(yōu)化[D];華南理工大學;2012年

3 康劍南;太陽能腔式吸熱器熱性能和熱應力分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

4 王建楠;塔式太陽能熱發(fā)電站熔融鹽吸熱器故障診斷專家系統(tǒng)研究[D];中國科學院研究生院（電工研究所）;2010年

5 何堅;碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的模型構(gòu)建和優(yōu)化研究[D];蘭州理工大學;2011年

6 楊征;斯特林發(fā)動機及碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的模擬和優(yōu)化[D];北京工業(yè)大學;2008年

7 孫加瀅;太陽能聚能系統(tǒng)能量傳輸特性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

8 劉孟;太陽能高效吸熱陶瓷材料的研究[D];武漢理工大學;2011年

9 朱建坤;太陽能高溫熔鹽傳熱蓄熱系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究[D];北京工業(yè)大學;2006年

10 宿建峰;塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集成及性能優(yōu)化[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2008年

本文編號：2737824