發(fā)布時間：2020-05-08 05:58

【摘要】：隨著太陽能、風能等可再生能源的大規(guī)模接入,新時期的能源構架需要更可靠、穩(wěn)定的技術保障。儲熱技術作為能源存儲的重要方式,在太陽能熱利用環(huán)節(jié)中具有獨特的地位,解決了太陽資源波動性和間歇性缺點,它的核心競爭力在于可以實現(xiàn)能量的時空平移,從而有效保障光熱電站發(fā)電的連續(xù)性和調度性。本文目的在于探索光熱電站熔鹽儲熱系統(tǒng)的合理容量配置,研究系統(tǒng)中關鍵設備的熱力特性及其控制策略,為實驗開展和系統(tǒng)優(yōu)化奠定理論基礎,研究內容及主要結論如下:本文論述美國圖森50MW槽式光熱電站中儲熱系統(tǒng)的基本結構和運行模式,提取四季中典型特征日的氣象數(shù)據(jù),借助SAM軟件定性分析有、無儲熱系統(tǒng)對該光熱電站的影響,定量計算配置儲熱系統(tǒng)后該電站的總發(fā)電量和廠用電量,以太陽倍數(shù)和儲熱時間為自變量,探索成本電價變化規(guī)律,為確定儲熱經濟容量提出建議。針對商業(yè)運營光熱電站最常用的兩種儲熱技術——單罐熔鹽砂石填充床系統(tǒng)和雙罐熔鹽間接儲熱系統(tǒng)進行經濟成本和熱力特性的對比,發(fā)現(xiàn)二者在儲熱罐結構和材料購置上的耗費各有優(yōu)劣,儲熱介質平均溫度水平屬單罐系統(tǒng)更佳,故使用國際標準ANSI/ASHRAE Standard對單罐儲熱系統(tǒng)進行性能評價,根據(jù)罐內熔鹽的分層指數(shù)探索最佳入流速度。使用ANSYS FLUENT對高溫熔鹽罐進行不同運行模式下的建模仿真,構建氮氣-熔鹽兩相模型,研究一定周期內熔鹽及儲熱罐壁面的散熱情況,發(fā)現(xiàn)通過儲熱罐頂壁的總散熱量最大,側壁的溫度跨度較大,因此應當合理布置保溫結構以保護儲熱罐形態(tài)。為保證儲熱島與集熱島的有效換熱,對油鹽換熱器進行了動態(tài)數(shù)值模擬,得知應當盡可能加大有效傳熱面積,以減小傳熱死區(qū)帶來的不良影響。在采用前饋反饋復合調節(jié)方式時,熔鹽入口溫度用于粗調,導熱油入口溫度用于微調,可以有效抑制集熱場的溫度波動,穩(wěn)定儲熱系統(tǒng)的運行參數(shù),最終達到合格的儲存目標,為機組陰雨、夜間的順利工作提供可靠保障。
【圖文】：

依靠的是傳熱流體，熱量最終被存儲于形狀特定的固體結構中，常用材料為混凝土、逡逑可澆鑄材料和相變材料等。在光熱電站中，普遍使用的是主動型儲熱，工程中常見逡逑傳、儲介質的搭配組合如圖２－１所示。逡逑．邋Ｉ邐１邐——丨．逡逑接儲熱｜邐｜邋Ｍ接詔熱逡逑Ｉ邐‘邋￣￣Ｈ邐．邋Ｉ邋＇邐＇邋Ｉ邋．逡逑Ｈ接疼ｎ砧熱１邋｜？yUＩＩ佬儲熱｜邐砧熱｜邐接沾熱逡逑傳熱—邐．}\0、邐—ｄ熱油、坊鹽邋一熱ｉｔ�。�、坊益、蒸ｉ＇邋一邋Ｗ熱油、鹽、熱汽逡逑沾熱介成一Ｈ邐導熱油、烙這邋１邐好熱油、焙鹽邋１邐Ｌ｜烙eA、沙了＇、ｍ邋｜逡逑圖２－１光熱電站常見儲熱技術分類逡逑在圖２－１中，直接蒸汽系統(tǒng)不適合長時間儲熱，大規(guī)模推廣應用嚴重受限；雙逡逑罐直接儲熱系統(tǒng)最大的優(yōu)點是省去了傳、儲熱介質間的換熱器，系統(tǒng)效率高，但熔逡逑鹽易腐蝕、凍結和泄漏，以至于系統(tǒng)成本高，利潤空間��；單罐間接儲熱系統(tǒng)少用逡逑了一個儲熱罐，而且可以使用價格低廉的填充材料，成本大幅下降，具有一定發(fā)展逡逑潛力，其難點在于冷、熱流體的分離和操控，設計復雜，運維困難。逡逑因此，商業(yè)用大型光熱電站并未使用上述三種儲熱形式，而是使用可控性好的逡逑雙罐間接儲熱系統(tǒng)，它的?

依靠的是傳熱流體，熱量最終被存儲于形狀特定的固體結構中，常用材料為混凝土、逡逑可澆鑄材料和相變材料等。在光熱電站中，普遍使用的是主動型儲熱，工程中常見逡逑傳、儲介質的搭配組合如圖２－１所示。逡逑．邋Ｉ邐１邐——丨．逡逑接儲熱｜邐｜邋Ｍ接詔熱逡逑Ｉ邐‘邋￣￣Ｈ邐．邋Ｉ邋＇邐＇邋Ｉ邋．逡逑Ｈ接疼ｎ砧熱１邋｜？yUＩＩ佬儲熱｜邐砧熱｜邐接沾熱逡逑傳熱—邐．}\0、邐—ｄ熱油、坊鹽邋一熱ｉｔ�。�、坊益、蒸ｉ＇邋一邋Ｗ熱油、鹽、熱汽逡逑沾熱介成一Ｈ邐導熱油、烙這邋１邐好熱油、焙鹽邋１邐Ｌ｜烙eA、沙了＇、ｍ邋｜逡逑圖２－１光熱電站常見儲熱技術分類逡逑在圖２－１中，直接蒸汽系統(tǒng)不適合長時間儲熱，大規(guī)模推廣應用嚴重受限；雙逡逑罐直接儲熱系統(tǒng)最大的優(yōu)點是省去了傳、儲熱介質間的換熱器，系統(tǒng)效率高，但熔逡逑鹽易腐蝕、凍結和泄漏，以至于系統(tǒng)成本高，利潤空間��；單罐間接儲熱系統(tǒng)少用逡逑了一個儲熱罐，而且可以使用價格低廉的填充材料，成本大幅下降，具有一定發(fā)展逡逑潛力，其難點在于冷、熱流體的分離和操控，，設計復雜，運維困難。逡逑因此，商業(yè)用大型光熱電站并未使用上述三種儲熱形式，而是使用可控性好的逡逑雙罐間接儲熱系統(tǒng)，它的系統(tǒng)性能參數(shù)表現(xiàn)穩(wěn)定，管路布置如圖２－２所示。逡逑
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM615;TK11

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本文編號：2654235