【摘要】：隨著化石能源的減少和人們環(huán)保意識的增強,新能源被大力發(fā)展。太陽能發(fā)電成為當前新能源開發(fā)利用的重要發(fā)展方向,其中塔式太陽能電站因為其發(fā)電效率高而被大量關(guān)注。塔式太陽能鏡場中影響發(fā)電效率的關(guān)鍵因素是吸熱器表面所接收的能量,因此研究吸熱器表面的能流分布對提高鏡場發(fā)電效率起到重要作用。本文在了解了國內(nèi)外塔式太陽能聚熱發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀后,對吸熱器表面能流分布的研究方法做了具體介紹,并進行了以下研究:(1)對太陽的運動規(guī)律進行分析,根據(jù)塔式太陽能光聚熱定日鏡場的實際需求,建立了定日鏡的跟蹤控制策略模型。(2)建立定日鏡聚光集熱過程的物理模型,仿真了一天當中不同時刻定日鏡場中不同位置的單面定日鏡在不同形狀吸熱器表面的反射光斑形態(tài)。模擬了多面定日鏡構(gòu)成定日鏡場時吸熱器表面的光斑成像,分析了影響定日鏡場聚光效率的因素。(3)介紹了太陽形狀和太陽光發(fā)散性的成因,基于太陽光線是非平行光的情況下建立了定日鏡在吸熱器表面的光斑成像和能流密度分布模型。(4)根據(jù)大型定日鏡場的三層鏡場網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點,設(shè)計了吸熱器表面光斑成像的改進算法,該方法能夠有效地簡化大型鏡場的能流密度分布計算。根據(jù)計算結(jié)果對定日鏡的瞄準控制策略進行改進,提高鏡場發(fā)電效率。仿真結(jié)果表明,本文采用的塔式太陽能定日鏡聚光控制策略滿足現(xiàn)場要求,光聚熱定日鏡組的能流密度建模方法可以為后續(xù)聚光策略提供重要理論依據(jù)。為我國塔式太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展起到了推進作用。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TK513
【圖文】：

物面槽式發(fā)電是利用大量槽型拋物面反射鏡將太陽光線聚焦到安接收器上，接收器內(nèi)部有工質(zhì)，利用太陽高溫加熱工質(zhì)，通過換蒸汽推動汽輪機發(fā)電。拋物面槽式發(fā)電的缺點在于成本較高，帶收器本身材質(zhì)的限制，熱損失高，系統(tǒng)運行溫度不高，熱效率低系統(tǒng)類似，都是線性聚光系統(tǒng)。統(tǒng)是點式聚光系統(tǒng)，由大量鏡子組成拋物曲面反射鏡，接收器位將太陽入射光線聚焦在焦點處，傳熱工質(zhì)被加熱后，驅(qū)動高效率裝置一般選用斯特林機，所以碟式也叫做拋物面反射鏡斯特林系本高昂缺少經(jīng)濟優(yōu)勢，同時斯特林的技術(shù)研究還不夠完善，一般系統(tǒng)，適用于邊遠地區(qū)的獨立電站，未被大規(guī)模應(yīng)用。統(tǒng)也是點式聚光系統(tǒng)，是利用了大量反射鏡，將太陽光反射到中，加熱工質(zhì)，工質(zhì)再經(jīng)過熱存儲、換熱等環(huán)節(jié)，產(chǎn)生蒸汽推動汽式光熱發(fā)電系統(tǒng)可以高溫儲熱，綜合效率高，適合大規(guī)模商用，成為光熱發(fā)電的一個熱門技術(shù)方向。近年來國內(nèi)外新能源規(guī)劃項也非常高。

圖 1-2 新月沙丘項目Fig.1-2 Crescent Dunes式太陽能聚熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展較快、已經(jīng)日趨成熟，有大量還沒有成功投運的大型商業(yè)電站，對于光熱項目的研究還要解決，因此項目主要還是以實驗電站為主。我國首批 20 個塔式光熱電站[8]。省德令哈市的中控 50MW 熔鹽塔式光熱發(fā)電項目已于 201一個規(guī)�；笮蛢δ芄鉄犭娬�。在位于甘肅省敦煌市建立的100MW光熱示范電站是亞洲首發(fā)電的光熱電站。熱項目還有中國電建西勘院位于青海省共和縣的 50MW 的院新疆哈密 50MW 熔鹽塔式電站、國電投青海德令哈。我國塔式光熱項目開展得如火如荼。

圖 1-2 新月沙丘項目Fig.1-2 Crescent Dunes國外的塔式太陽能聚熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展較快、已經(jīng)日趨成熟，有大量商業(yè)電站開始。國內(nèi)目前還沒有成功投運的大型商業(yè)電站，對于光熱項目的研究還處于起步階段許多難題需要解決，因此項目主要還是以實驗電站為主。我國首批 20 個光熱發(fā)電示目中就有 9 個塔式光熱電站[8]。位于青海省德令哈市的中控 50MW 熔鹽塔式光熱發(fā)電項目已于 2016 年成功并網(wǎng)，是我國第一個規(guī)�；笮蛢δ芄鉄犭娬�。首航節(jié)能在位于甘肅省敦煌市建立的100MW光熱示范電站是亞洲首座可實現(xiàn)2全天候連續(xù)發(fā)電的光熱電站。在建的光熱項目還有中國電建西勘院位于青海省共和縣的 50MW 的熔鹽塔式電北電力設(shè)計院新疆哈密 50MW 熔鹽塔式電站、國電投青海德令哈的水工質(zhì)塔5MW 項目等。我國塔式光熱項目開展得如火如荼。

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