国外太阳能蒸汽发生技术研究利用现状

1 国外对太阳能蒸汽产生技术的研究运用较为成熟广泛的主要是美国和西班牙,并且美国和欧洲对该技术的研究大致始于上世纪八十年代。直接产生蒸汽技术的代表性研究工程主要有美国的SEGS(Solar Electricity Generating System)工程第九期、欧盟的DISS(direct solar steam)工程以及西班牙的Plataforma Solar de Almeriagon工程等。84682

T。 Chiarappa[[[] Chiarappa T。 Performance of direct steam generator solar receiver: laboratory vs real plant[J]。 Energy Procedia, 2015, 69: 328-331。]]指出采用间接产生蒸汽技术的聚光型太阳能热电厂需要投入巨大的成本和精力以维持发电效率。若放弃现用的导热油溶液(熔融盐或透热油)而采用DSG技术,全厂只需耗水即可获得蒸汽直接注入到蒸汽涡轮机进行发电。如此可避免导热油易燃、有毒、最高温度(400℃)的限制以及油分子分解产生氢气对集热器真空造成破坏等一些问题,但由于水的热容量较低易导致蓄热不足。故进一步发展DSG相应的储热(thermal energy storage,TES)技术将有助于直接蒸汽发生系统的广泛应用。

Rong Xu等[[[] Xu Rong, Wiesner TF。 Closed-form modeling of direct steam generation in a parabolic trough solar receiver[J]。 Energy, 2015, 79: 163-176。]]对于槽式太阳能直接蒸汽发电系统进行了封闭形式的建模,研究了集热器沿时间和空间位置的性能分布情况。进而对流体温度、焓值、质量(流量)、三段相区的长度以及玻璃罩和吸收管外壁温度分布、对不同太阳辐射强度的响应进行了模拟预测,结果符合实际情况,值得注意的是晴间多云天气时的太阳辐射强度波动较为明显。总的来说,这种封闭形式建模体现出了良好的模拟性能,作为初步分析与研究参照都非常合适。

Amin M。 Elsafi[[[] Elsafi AM。 Exergy and exergoeconomic analysis of sustainable direct steam generation solar power plants[J]。 Energy Conversion and Management, 2015, 103: 338-347。]]以某个商业化规模的抛物槽式太阳能直接蒸汽热发电厂为研究对象,关于汽轮机是否再热对于系统效率和经济性的影响,采用㶲分析与㶲经济分析的方法进行了对比研究,得到了需要改善的主要部件为集热场、汽轮机和冷凝器。而在过热100K情况下,汽轮机出口蒸汽流量有所升高的同时,总热效率和㶲效率略微下降并且成本增加。

Soteris A。 Kalogirou等[[[] Kalogirou SA, Neocleous CC, Schizas CN。 Artificial neural networks for modelling the starting-up of a solar steam-generator[J]。 Applied Energy, 1998, 60: 89-100。]]建立了一个太阳能蒸汽发生系统,主要包括槽形抛物面集热器、高压蒸汽回路以及闪蒸器,并尝试通过人工神经网络(Artificial neural networks,ANN)建模预测其加热工作过程中的热力学性能。通过实际试验对三种规格闪蒸器的系统工作过程中各测温点的温度值变化情况进行了记录。经由该神经网络模型预测得到的系统参数变化,与试验数据基本吻合,偏差在3。9%之内。证明了人工神经网络方法的准确性和实用性。

M。Olcese等[[[] Olcese M, Couturier R, Fourmigue JF, et al。 Design methodology and experimental platform for the validation of PCM storage modules for DSG solar plants[J]。 Energy Procedia, 2014, 49: 945-955。]]研究了适用于DSG太阳能电厂的相变材料(PCM)储热模块,提出了基本的设计方法并介绍了相应的实验平台。对于大型电厂,采取结合显热储存和潜热储存的多级储存法案是最为高效的,仅仅采用显热储热不足以达到所需效果,由此可见相变储热是储能系统的主流发展方向。本文实验中选取的PCM主要为硝酸钠NaNO3和石蜡RT82,这两种相变材料性能较为优良且易于获取。

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