太阳能辅助抽水蓄能发电技术的研究

摘要

能源和淡水资源是人类社会生存和发展的物质基础，当前，世界各国普遍以煤炭、石油、天然气为传统能源。随着传统能源的短缺、淡水资源缺乏和传统能源造成的环境污染日益严重，世界各国把发展重心转向可再生能源的开发和利用。综合考虑太阳能的优点和抽水蓄能电站的特点提出一种新的技术:太阳能辅助抽水蓄能发电技术。
　　首先，对提出太阳能辅助抽水蓄能发电技术的原因和必要性进行了分析，并对太阳能辅助抽水蓄能发电技术的原理和各种技术的支持进行了系统的分析与研究，对此技术中的太阳能集热器、蒸汽上升系统、换热系统和冷凝系统进行了简单的设计与计算分析。
　　然后，采用FLUENT软件对太阳能辅助抽水发电技术中的关键子系统蒸汽上升管系统进行数值模拟，得到了蒸汽上升管内部温度场、压力场和速度场。研究了蒸汽上升管不同的结构参数对管内蒸汽流速和管内抽力的影响，从模拟结果中得出结论:上升管高度越高，管内的抽力越大，流速越快。高度一定时，半径越大，管内的抽力越小，流速越小。
　　最后，研究了太阳能辅助抽水蓄能发电技术应用于海水淡化和水电联产的运行方式。从经济上分析太阳能辅助抽水蓄能发电技术的可行性，采取投资回收年限对此技术进行研究。太阳能辅助抽水蓄能发电技术只考虑发电价值和投资的情况下，其投资回报年限为20年，考虑海水淡化和环境的价值后，此技术的投资回收年限为8.2年。对此技术的回收年限和能源平均成本影响最大的因素太阳能集热价格进行了研究分析。再综合考虑系统的社会价值和电网价值，从而证明此技术是可行的，具有一定的研究价值和推广价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 太阳能发电技术的研究

1．2．2 抽水蓄能电站

1．3 太阳能辅助抽水蓄能发电系统

1．4 研究的主要内容

1．5 本章小结

第二章 太阳能辅助抽水蓄能发电技术

2．1 太阳能辅助抽水蓄能发电技术集成思路与原理

2．2 槽式太阳能集热系统

2．2．1 槽式太阳能集热器介绍

2．2．2 集热器的热力学模型

2．2．3 槽式集热器的设计计算

2．3 换热系统

2．3．1 换热系统的设计

2．3．2 换热器的传热强化

2．4 蒸汽上升系统的设计

2．4．1 烟囱效应的原理

2．4．2 蒸汽上升系统的设计计算

2．5 喷水冷凝系统

2．5．1 喷水冷凝系统的原理

2．5．2 喷水冷凝的设计计算

2．6 抽水蓄能电站

2．7 本章小结

第三章 蒸汽上升系统的数值模拟

3．1 蒸汽上升管的模型化

3．2 数学模型

3．2．1 连续性方程

3．2．2 蒸汽上升管内的标准κ-ε模型控制方程

3．3 边界条件

3．4 FLUENT软件介绍

3．4．1 网格生成

3．4．2 求解时在FLUENT软件中的设置

3．5 模拟结果与分析

3．6 模拟结果对比与讨论

3．7 本章小结

第四章 海水淡化和水电联产的研究

4．1 海水淡化研究的背景

4．2 海水淡化和水电联产的主要技术

4．3 本系统的水电联产和海水淡化的研究

第五章 太阳能辅助抽水蓄能发电技术经济性分析

5．1 系统的投资

5．2 经济价值

5．2．1 太阳能辅助抽水蓄能发电技术发电价值

5．2．2 水电联产的淡水经济价值

5．3 环境价值

5．3．1 环境价值估算

5．3．2 火电机组污染物排放量

5．4 电网价值

5．5 社会价值

5．6 具体计算与分析

5．7 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间公开发表的论文