太阳能槽式直接蒸汽发电系统性能研究

摘要

太阳能槽式直接蒸汽发电(DSG)技术因其结构简单、参数高等优点而成为太阳能热利用的研究热点。目前中国的太阳能热发电技术尚处在起步阶段，因此有必要进行商业应用的前期研究工作。
　　本文的主要研究工作和研究成果如下：
　　1、单根集热管稳态热力学模型的研究
　　针对管内介质状态的不同，分别建立了单相、两相及过渡段集热管的稳态热力学模型，包括热损模型、工质传热模型和出口状态模型。并针对三种集热管段分别提出一种集热管得热量和介质出口状态的数值模拟算法，该方法可以实现介质出口状态、吸收管温度、玻璃罩管温度、集热效率的联合求解，为集热器系统的设计和性能模拟创造了条件。
　　2、集热管稳态热力学模型的验证和分析研究
　　利用INDITEP系统的数据对各类集热器模型及其模拟算法进行了定量验证，验证结果表明可以满足工程精度的要求。研究分析了初始温度、流量、太阳辐射强度、环境温度、风速等因素对集热管有效得热量和集热效率的影响，结果符合实际情况，定性证明了模型的正确性。
　　3、太阳能槽式直接蒸汽发电系统设计
　　基于南京全年辐射量统计数据，建立逐时太阳辐射强度计算模型，并选取全年平均辐射强度为设计辐射强度；通过比较，选取再循环式作为DSG系统技术实现方式；设计匹配了给水流量、集热管总长、汽水分离器位置、给水泵压力等参量，完成无储热5MW的太阳能槽式直接蒸汽发电系统的设计。
　　4、直接蒸汽发电系统运行模拟和运行策略研究
　　结合南京地区全年辐射强度的变化规律，对设计系统进行稳态和准稳态运行模拟。其中，稳态运行为太阳辐射强度不变时系统的运行状态，而准稳态运行包括日出时刻的启动运行和辐射强度发生阶跃变化时的过渡运行。基于运行模拟结果，以全年发电量最大化和参数波动小为优化目标，提出太阳辐射强度较高和较低时的运行策略方案。