「文獻筆記」長文續!太陽能光熱轉換+布雷頓迴圈、朗肯迴圈系統

基於CO2布雷頓迴圈的塔式太陽能熱電站的熱效能分析 2018。3碩士論文

塔式太陽能熱電站+朗肯迴圈,迴圈效率在30%-45%;

塔式太陽能熱電站+超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓迴圈,當入口溫度為650℃時,迴圈效率在50%左右,當入口溫度為700℃時,其迴圈熱效率超過50%。

補充:

超臨界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide, S-CO)是指溫度和壓力均在臨界值以上的二氧化碳流體,將其用來做動力迴圈的工質,它能在很小的體積內傳遞很大的能量。

該碩士畢業論文主要透過能量和效率兩個角度分析基於S-CO2塔式太陽能電站系統性能。

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圖1。 塔式太陽能熱電站系統示意圖

實現方法:

透過MATLAB建立電站系統數學模型,並進行能量和效率分析。分析各引數,如:當地太陽輻射能量、聚光比、透平入口引數等,對系統發電效率的影響

CO2物性透過除錯Refprop函式獲得

透過本文閱讀,主要掌握透過MATLAB自程式設計對電站系統的能量和效率分析的方法以及二氧化碳物性的獲得方法之一。

S-CO2在寬溫區的換熱試驗與吸熱器模擬研究 2018。5碩士論文

超臨界二氧化碳具有優異物理效能:密度大、黏度低等

S-CO2臨界壓力和溫度為:31。1℃、7。38MP

當壓力一定時,Cp最大值處,為CO2準臨界溫度,其之與壓力有關。

S-CO2迴圈系統具有直接和間接兩種吸熱模式:

CO2進入吸熱器,直接吸收太陽輻射能量

CO2與吸熱介質進行換熱後用於動力迴圈發電系統

該碩士畢業論文主要研究了寬溫區(30-500℃)超臨界二氧化碳的傳熱特性,並總結出了

寬溫度區內半經驗傳熱關聯式

(努賽爾數),誤差在±20%左右;

另一方面,進行了吸熱器的模擬研究。透過

ASAP軟體進行光路分析

,得到吸熱器表面的熱流分佈;然後將熱流分佈作為

FLUENT傳熱模擬

的初值條件,進一步分析傳熱特性。

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圖2。 已搭建試驗系統示意圖

透過本文閱讀,主要了解到

課題組已經搭建出

了超臨界二氧化碳不同溫度下的傳熱試驗系統,另外學習了

ASPA光路分析

與傳熱模擬的

耦合介面為熱流分佈

奈米氣凝膠在吸熱器保溫方面的應用 2018。12期刊

奈米氣凝膠的優勢在於:低的熱導率,可以顯著減少吸熱器能量損失:輻射、對流損失。能有效地減薄保溫層厚度,減輕保溫重量。

缺點為:由於該保溫結構不能使內外層保溫材料結合成一個有機的整體,長期使用後,受裝置振動、人為踩踏等影響,導致保溫材料發生變形、滑移,影響保溫效果。

太陽能吸熱器內超臨界CO2對流換熱特性數值研究 2020。6期刊

採用ANSYS Fluent 軟體建立了管排式吸熱器的

三維數值模型

,對其中 S-CO2 對流換熱特性進行數值模擬,並考慮了吸熱器與外界環境的輻射和對流換熱,分析了吸熱管半周均、勻受熱、半週週向均勻軸向高斯受熱和半週週向餘弦軸向高斯受熱3種非均勻壁面熱流分佈的影響。

該文透過假設吸熱器壁面的熱流密度分佈,透過FLENT進行傳熱數值模擬,是一個很好地入門學習案例。

高溫腔式太陽能吸熱器強制對流熱損模擬研究 2018。12期刊

採用數值模擬方法研究了塔式太陽能腔式吸熱器的

對流熱損特性

,分析了關鍵因素如

安裝傾角、外界風速及風向

對對流熱損的影響規律,並根據計算結果就強制對流

努塞爾關聯式進行了擬合

,對腔式吸熱器的最佳化設計和實際執行具有重要指導意義。

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圖3。 腔式太陽能吸熱器外形及俯檢視

塔式聚光管式高溫空氣吸熱器數值模擬與試驗研究 2020。3碩士論文

1。有用資料來源

資料DNI分佈圖(全球各地區太陽輻射能量分佈圖solargis)

2050一次能源消耗佔比資料來源

2。 朗肯迴圈是目前太陽能熱發電領域商業化大規模應用的最多的動力迴圈,通常以油\熔融鹽,水\水蒸氣為工作介質。

3。 應用Monte Carlo演算法的光路分析軟體Tracer進行光路模擬

4。 能量密度的測試方法

直接式:利用輻射計測量

間接式:CCD-朗伯板-輻射計測量。需要考慮朗伯板的耐熱和散熱效能,分批測試定日鏡。

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圖3。 基於CCD相機的能流分佈測試方法

5。 實驗時,可以根據實時測量的太陽輻射能量分佈DNI資料,可以

轉化為統一輻射能量下

進行分析,便於對比研究。

基於S-CO2布雷頓迴圈的塔式太陽能光熱系統模擬研究 2018。1碩士論文

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圖4。 系統模型示意圖

1。 吸熱介質:

熔融鹽:集熱傳熱+儲熱 效率溫度有限

氣體:只能用於集熱傳熱 溫度高,能量密度高,效率較高

2。

四種吸熱器換熱流體的優缺點比較

包括:水/水蒸氣、熔融鹽、液態金屬以及超臨界CO2

3。 氣體作為傳熱介質,不用水,適合荒漠缺水地區

4。 該文使用

Solar Plot

進行鏡場佈置的模擬,得到鏡場輸出引數;使用

Matlab

建立吸熱器系統數學模型,得到吸熱器輸出引數;使用

ASPEN Plus

進行動力迴圈系統建模,得到動力迴圈系統輸出引數。

新一代太陽能熱發電高溫集熱場光熱力耦合設計方法研究 2020。7期刊

熔融鹽作為集熱介質,工作溫度700℃以上,cl離子的腐蝕性較為嚴重,該研方向主要側重於腐蝕的防治。

太陽能熱發電技術發展分代

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圖5。 太陽能熱發電系統發展分代

2026~2030年, 以

超臨界二氧化碳熱發電站

為代表的第四代太陽能熱發電技術進入市場, 其

系統年發電效率可達到35%

。 同時高溫儲熱問題也得到了相應的解決。

3。 電站設計:光-熱-力耦合設計方法

4。 中科院電工所—國際顆粒吸熱器研究協作組單位

基於光熱協同反應的太陽能有序轉化 2020。4碩士論文

太陽能光熱+生物質氣化反應

光熱模組以導熱油為集熱介質,主要利用太陽能紅外輻射能量;生物質氣化反應模組主要用於製備

太陽能燃料

,主要利用太陽輻射紫外+可見波段。以期達到對

太陽能輻射能量的全光譜利用

「文獻筆記」長文續!太陽能光熱轉換+布雷頓迴圈、朗肯迴圈系統

圖6。 基於光熱協同反應耦合系統示意圖

太陽能燃料:是指以太陽能作為能量來源而製備的燃料。

太陽能旋轉式高溫顆粒集熱特性的試驗研究 2015。6博士論文

1。 固體陶瓷顆粒,可以被加熱到>900℃,且能夠在>600℃的高溫下輸送,但輸送較為困難,且磨損嚴重!

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圖7。 旋轉振動式顆粒集熱器系統示意圖

2。 濃相顆粒懸浮式集熱接收器:冷空氣吹入含碳顆粒,在集熱器中升溫,在再與CO2進行換熱,最後做功發電。

3。 離心式顆粒接收器,隨著旋轉角速度的增大,溫度分佈均勻性提高。

4。 利用Mastersizer View獲得顆粒粒度分佈

5。 提出創新性的玻爾茲曼方法處理多相流模擬(TLBE)-理論深度的體現。

【長文完】

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參考文獻:

[1]楊雪。 基於超臨界CO_2布雷頓迴圈的塔式太陽能熱電站的熱效能分析[D]。華北電力大學,2018。

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