抛物面槽式太阳能发电系统特性研究

【摘要】：经济的快速发展,使中国对电力需求越来越大。我国以燃煤为主的能源结构导致一次能源的急剧短缺和环境恶化。聚光类太阳能热发电是未来利用太阳能进行大规模发电的主要方式,是有望接近化石燃料发电成本的技术;抛物面槽式热发电系统是当前商业化程度和经济性最高的聚光类太阳能热发电方式。槽式太阳能直接产生蒸汽发电技术可以有效提高槽式太阳能热发电系统性能,降低发电成本。本文采用模块化建模方法研究了非蓄热、再循环式直接产生蒸汽型槽式太阳能热发电系统(Solar Thermal Power Plant using Direct Steam Generation in Parabolic Trough Collectors,DSG-PTC-STPP)动态仿真模型,主要内容如下:研究了槽式聚光集热器热力性能模型。在综合考虑影响工质换热与流动的各因素和计算各环节换热过程的基础上,结合太阳视位置天文算法基本公式建立了聚光集热单元的热力性能模型,为集热单元动态模型提供准确的吸热量。研究了DSG-PTC-STPP系统实时动态仿真模型。基于质量、能量平衡方程,结合相关专业基础知识,研究了集热器预热段、蒸发段、过热段及汽水缓冲分离器数学模型。以STAR-90仿真支撑系统为平台,建立了INDITEP电站热力系统动态仿真模型,并进行了仿真验证、扰动试验和特性分析,仿真试验结果表明:所建立的仿真模型能够正确反映研究对象热力系统动态特性和全工况运行过程,可为DSG-PTC-STPP机组实时仿真系统的开发研究和同类型机组控制系统的设计、调试和验证提供较为可靠的科学依据。 【关键词】：槽式聚光集热 直接产生蒸汽 动态模型 仿真试验
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 选题背景及意义9-12
• 1.1.1 选题背景9-11
• 1.1.2 课题研究意义11-12
• 1.2 抛物面槽式太阳能热发电系统研究现状与发展动态分析12-16
• 1.2.1 常规槽式太阳能热发电系统12-14
• 1.2.2 DSG型槽式太阳能热发电系统14-16
• 1.3 课题研究内容16-17
• 第2章 抛物面槽式太阳能热发电系统概况17-27
• 2.1 常规槽式太阳能热发电系统17-19
• 2.2 直接产生蒸汽（DSG）型槽式太阳能热发电系统19-23
• 2.2.1 直接产生蒸汽基本物理概念19-20
• 2.2.2 接收管中两相流动的物理描述20-22
• 2.2.3 三种可用的直接产生蒸汽的流动加热方法22-23
• 2.3 槽式太阳能热动力发电站INDITEP23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 建立DSG抛物面槽式聚光集热系统数学模型27-40
• 3.1 建模综述27-29
• 3.2 DSG抛物面槽式聚光集热系统数学模型29-39
• 3.2.1 聚光集热器热力特性计算模型29-34
• 3.2.2 单元集热管单相介质数学模型34-36
• 3.2.3 单元集热管蒸发段数学模型36-38
• 3.2.4 缓冲汽水分离器数学模型38-39
• 3.3 本章小节39-40
• 第4章 DSG-PTC-STPP系统仿真模型验证与仿真试验40-69
• 4.1DSG-PTC-STPP系统实时动态仿真模型的建立40-48
• 4.1.1STAR-90工程模块化建模法40-41
• 4.1.2 仿真算法的模块化以及进出口参数设定41-47
• 4.1.3DSG-PTC-STPP系统实时动态仿真模型建立47-48
• 4.2 仿真验证及试验48-60
• 4.2.1 夏季仿真验证及试验48-54
• 4.2.2 冬季仿真验证及试验54-60
• 4.3 扰动试验及特性分析60-67
• 4.3.1 给水流量扰动试验及特性分析60-63
• 4.3.2 给水温度扰动试验及特性分析63-66
• 4.3.3 集热管预热段环形空间真空度扰动试验及特性分析66-67
• 4.4 本章小结67-69
• 第5章 结论与展望69-71
• 5.1 结论69-70
• 5.2 未来研究及展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果75-76
• 致谢76

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