塔式太阳能发电中定日镜的控制

本论文首先介绍了塔式太阳能热发电的原理及其定日镜的结构,接着提出了定日镜的分层控制方式,即单镜控制、镜组控制、镜行控制。上位机接收控制器的信息并把控制指令层层下达来控制定日镜的定日和追日。     

塔式太阳能定日镜控制系统综述

概述塔式太阳能发电系统中定日镜硬件设计及控制方式研究现状。通过对镜场控制系统分析,论述定日镜场控制方案优缺点,指出现有定日镜控制中,最大难点在于通过何种方式使定日镜实现对太阳实时、有效跟踪,诸如镜场中定日镜以何种方式排列、不同天气情况下如何控制定日镜等;提出以可编程控制器(Programm able Logic Controller,PLC)为主体的定日镜控制整体思路,并对未来塔式太阳能定日镜控制系统研究发展做出展望。     

基于超级计算的大规模定日镜场风环境模拟

定日镜群是塔式太阳热能发电站的主要设备,同时也是发电站的主要投资部分,其造价约占整个发电站总造价的一半以上。自从塔式太阳能发电站出现,定日镜的抗风问题就是设计中的难题,虽然可以采用风洞试验方法研究有限数量的定日镜的风效应,但对于数以百计的定日镜群风效应采用其风洞试验方法和一般的数值模拟方法也无能为力。为了研究这种大规模定日镜群的风环境,利用Fluent15.0软件为平台,以国家级超级计算中心为依托,应用超级计算技术,建立了定日镜群的数值模拟模型,采用实用的非结构化网格划分方法,根据实际情况设置了定日镜群所处边界层的入口、出口和壁面等条件,采用标准k-ε模型模拟了定日镜群在仰角为30°时的工作情况,计算了大气边界层中定日镜群在典型来流风向条件下的风速分布和风压分布。计算结果表明,改变流场方向对定日镜群的风速和风压的分布影响较明显。     

关于光热电站定日镜单镜校准研究和分析

在环保要求越来越重要的今天,太阳能光热电站在清洁能源利用中的地位越来越重要,太阳能的合理与充分利用有利于提高光热电站效率。太阳能光热发电技术是指利用聚光器收集太阳能,通过接收器转换成热能,加热工质,驱动热动力装置进行发电的技术;定日镜是塔式太阳能光热电站太阳光热能重要组成部分。该文重点介绍定日镜部件组成、坐标系确定以及校准工作,用于后续项目定日镜调试借鉴参考。     

塔式系统圆形镜场中余弦效率分布的研究

定日镜在接受和反射太阳辐射能至吸热器的过程中,存在着诸多损失。不正当的聚光镜场布置方案将引起过量的损失,其余弦损失所占的比例最大。因而有必要对定日镜处于不同坐标位置的余弦效率进行研究。首先建立了塔式太阳能热发电中余弦效率的数学模型。其次通过对阴影和阻挡损失——聚光场密度的折衷考虑,选择规则且灵活的放射状交错排列方式,得到圆形聚光镜场。最后在圆形镜场中对夏至日不同时间的余弦效率进行仿真,并从仿真结果中得到一些结论。基于这些结论,可重新定义定日镜的布置方案和检修策略,以便于获得更多的太阳辐射能,降低其成本。     

大型阵列式太阳能热发电定日镜跟踪系统设计

为了有效提高太阳能塔式发电系统的发电效率,采用视日运行轨迹跟踪和光电跟踪相结合的方案,设计了双轴定日镜跟踪装置。首先介绍了时角和赤纬角以及太阳高度角和方位角的计算公式,进而推导出了定日镜的高位角和方位角计算方程,并以此为依据设计了一种基于太阳位置算法的双轴跟踪控制系统。理论分析与实验结果表明,该装置能够准确跟踪太阳,并且能有效提高太阳能的利用率。     

对酒泉市开发太阳能热发电产业的思考

介绍了槽式、塔式和碟式太阳能热发电系统的发展史和技术现状,以及3种热发电系统的商业开发前景;指出了酒泉开发建设太阳能热发电项目具备的有利条件和不利因素;分析了开发建设太阳能热发电产业的因应策略。     

塔式光热发电熔盐储换热及熔盐调节阀浅谈

塔式光热发电吸热储热换热过程(以鲁能海西50MW光热项目为例)是利用冷熔盐泵将290℃的冷熔盐从冷熔盐罐中抽出,再打到高度约188m的吸热塔顶的吸热器位置,吸热器聚集了定日镜场4400面定日镜所反射的太阳能,吸热器部位的冷熔盐被太阳能加热到565℃,然后在重力作用下流回到热熔盐罐中,再通过热熔盐泵将被加热的熔盐抽到旁边的蒸汽发生器系统,热熔盐经过与液态水发生热交换,最终,液态水转化为高温高压蒸汽,高温高压蒸汽驱动汽轮机发电系统发电。在日落时,将整个管路中的熔盐回收至熔盐罐;在次日系统重新运行时,通过熔盐管道上环绕电阻丝先对整个管道进行预热,达到预定温度后才充入熔盐。该文从塔式光热发电熔盐储换热和熔盐调节阀的选择两个方面展开论述。     

国际资讯

西班牙光热电站首次实现24小时不间断供电在试运行仅仅1个月之后,西班牙Gemasolar太阳能光热电站实现了24小时不间断供电,从而成为世界上第一家实现全天供电的太阳能光热商业电站。Ge-masolar发电站是世界首座具有储热能力的商用塔式聚光太阳能发电站,     

塔式太阳能热发电系统及聚光瞄准装置

由何开浩研发的塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置有聚光系统,吸、换热系统,储热系统和发电系统四部分组成。其中,聚光系统包括反射镜、支撑结构、传动装置和跟踪控制系统。塔式太阳能热发电系统采用光-热-     

新型定日镜精密跟踪机构的传动精度研究

针对塔式太阳能发电系统中定日镜跟踪精度低、累积误差大等缺点,研制了一种含可调侧隙变厚齿轮传动副和双蜗轮精密传动装置两项发明专利的新型定日镜精密跟踪机构。采用几何学方法建立了该跟踪机构系统传动误差的耦合模型,运用蒙特卡罗法计算出高度角跟踪机构在随机采样和极限偏差下的传动精度范围,对比不同单次采样计算结果,发现误差值的随机性和误差初始相位间的耦合关系不同时系统传动误差有明显差异。利用高精度角度测量仪对样机系统传动误差进行测试,测试结果表明,系统传动误差处于模拟计算结果的有效区间内,可控制在100″内,因此能够满足定日镜跟踪机构传动系统传动精度在0.5m/rad内的要求。     

基于超临界CO_2布雷顿循环的塔式太阳能集热发电系统

为了提高太阳能热发电系统的性能,建立了以熔融盐为传热介质、再压缩式超临界CO2布雷顿(SCO2)循环为动力循环的塔式太阳能集热发电系统的分析模型,分析了定日镜、腔式吸热器、再压缩式SCO2发电系统3个子系统的性能,并研究了太阳辐射强度和采用不同底循环的SCO2发电系统对整个电站性能的影响,最后对采用不同类型的蒸汽动力循环和SCO2循环为动力子系统的5种塔式太阳能集热发电系统进行了对比。结果显示:吸热器的能量损失率最小,但损失率最大;随着太阳辐射强度增大,吸热器和整个电站的热效率和效率均增大;采用有机朗肯循环和跨临CO2(TCO2)循环作为底循环对SCO2发电系统进行余热回收,可提高整个电站的热效率,并且SCO2-TCO2循环具有更高的热效率;相同条件下,不同的SCO2循环均比蒸汽动力循环具有更高的热效率和效率,其中基于SCO2-TCO2的塔式太阳能电站热效率最高。     

中国部分城市太阳能蒸汽热发电系统性能分析

以饱和蒸汽循环太阳能热发电系统为研究对象,对太阳能热电系统进行了理论-模型-模拟的一体化研究.根据中国30个省会城市的气象数据,模拟运行了所设计的槽式热发电系统,计算了所设计的各地热发电系统全年的运行情况,分析了系统总效率随昼夜、季节、年度以及纬度的变化,探讨了不同常规能源作为太阳能补充时的经济性.研究结果表明:电站整体有效工作时间以及全年总发电量是选择太阳能热发电站地址的主要考虑因素,此外,无烟煤以及天然气资源可作为不同情况下备选的常规能源,以提高太阳能热发电站的整体性能.     

塔式太阳能热发电吸热器技术研究进展

近年来,塔式太阳能热发电技术得到了迅猛发展,大量实验和运行数据充分证明了其技术可行性和商业应用前景.文中较系统的回顾了塔式太阳能热发电系统吸热器技术的发展历程及现状,对应用较为广泛的熔盐吸热器、空气吸热器及水/蒸汽吸热器作了详细的分析,并展望了我国开展塔武太阳能热发电应用研究的发展方向.     

基于遗传算法的太阳能烟囱发电站结构优化

为了研究太阳能烟囱发电站的几何参数与其输出功率之间的关系,本文提出了一个考虑系统不可逆损失的太阳能烟囱发电站理论分析模型。首先用西班牙Manzanares太阳能烟囱试验电站的实验数据验证所建立的理论模型的可靠性,结果表明该理论模型能较好地预测系统输出功率,不考虑系统不可逆损失时系统输出功率会高约24%。然后利用该理论模型对集热棚半径、烟囱高度和烟囱半径进行参数敏感性分析,结果表明:集热棚半径增大到一个"拐点"后建筑成本依然近似线性增长但系统各项性能变化不明显;增加烟囱高度要比增加集热棚半径更有助于系统输出功率和热效率的提高;烟囱半径增大到一定程度后系统输出功率趋于稳定,上升气流速度不断减小但系统质量流量显著增大。最后基于遗传算法利用提出的理论模型和建筑成本模型开发了太阳能烟囱发电站的多目标结构优化程序。对西班牙Manzanares太阳能烟囱试验电站进行结构优化,优化后总建筑成本是原型的2.47倍,但是输出功率可达到原型的3.91倍。该研究内容可为太阳能烟囱发电站的设计提供理论指导。     

美国：Keystone管线之外

6月25日．奥巴马发表重要演讲．宣布“气候行动计划”，阐述其在第二任期采取的一揽子减排举措。包括建设高能效的建筑和交通工具．增建一万兆瓦的新能源发电站，支持电动汽车、太阳能等绿色工业．     

塔式光热电镜场布置方案的研究

主要是通过MATLAB进行仿真研究,来为塔式光热电站镜场的布置提供一个参考方案。塔式光热电镜场的布置主要受到以下几种因素的影响:余弦损失、大气衰减损失、中心点距离效率、遮挡损失、地理纬度等。将余弦效率、大气衰减损失、中心点距离效率的乘积定义为镜场光学利用效率,用做镜场布置的参考。研究主要考虑纬度对镜场布置的影响,通过绘制纬度为15°、30°和40°的塔式光热电站镜场,从而对不同纬度下镜场布置做出分析。理论分析的结果表明:纬度越低,镜场达到相同功率输出时所需要的定日镜数量越少;反之纬度越高,镜场达到相同功率输出所需要的定日镜数量越多。     

阿基米德烧敌战船与太阳能武器

阿基米德让妇女们站在城墙上用镜子来反射阳光烧坏了敌方的战船,这是中学课本上的一个故事.本文做了一些合理性的假设,并在这些假设的基础上进行了计算.计算的结果说明传说是可信的,因此想到可不可以利用这种方法烧坏太空中的卫星,通过计算认为理论上是可行的,但是经济上目前是不可行的.然而这种方案还有一线生机--和塔式太阳能热发电系统结合,并对局部加以改进,这样就能在新能源的大旗下让其得到发展,塔式太阳能热发电系统的研究恰恰在我国刚刚起步.     

浅谈熔盐塔式太阳能吸热器吊装策划

大力发展新能源,逐步用非化石能源替代化石能源,是确保我国能源安全、实现经济的可持续发展、减少污染物和温室气体排放的国家的能源发展战略。由于风力发电和光伏发电持续稳定性较差,在没有稳定电源调节的情况下,间歇式电源只能充当电量的补充角色,无法成为电力的可靠保障者。熔盐塔式太阳能发电站是利用众多的定日镜,将太阳辐射光反射并积聚到吸热塔顶部的熔融吸热器中,加热熔融盐流体,同时,通过配置储热系统,光热发电机组能够维持稳定的发电负荷,光照强度变化对其影响较小,如果有足够大容量的储热系统,机组可进行24h满负荷连续发电。除此之外,熔盐塔式太阳能发电站具有规模大、热损耗小、温度高的特点,所以可以进行规模化建设。     

太阳能热气流电站系统的研究进展

太阳能热气流电站系统是一种将太阳能转换为电能的装置,近年来对太阳能热气流电站系统的研究非常活跃.简要概括了关于太阳能热气流电站系统的国内外研究现状,总结了太阳能热气流发电系统的优势,介绍了其商用电站的建设进展,分析了在我国建设太阳能热气流电站的可行性.