碟式太阳能热发电系统性能研究

【摘要】：在环境污染和能源危机日益严峻的背景下,碟式太阳能热发电技术由于光电转换效率高,安装方便等优点,近年来受到了各国政府和研究机构的青睐。我国具有丰富的太阳能资源、广阔的未利用土地,以及较为完善的基础设施等有利条件,适合太阳能电站的发展。本文通过建立碟式太阳能热发电系统模型,模拟分析系统性能,综合分析性能参数特性,为我国典型气象条件下碟式太阳能热发电技术的发展提供依据。首先,分析聚光器系统误差、截获系数、接收器开口直径和吸热器温度等对集热器能量损耗的影响,得出了聚光器最终输出能量函数；分析了接收器工作时的对流热损失、辐射热损失、导热损失和反射损失,得出接收器热损失主要是对流热损失和辐射热损失,最终确定了聚光集热子系统的有效输出能量；介绍了斯特林机的类型,及不同类型的优缺点。针对a型斯特林机循环工作过程进行了分析并确定了斯特林机输出功率的函数。基于聚光器、接收器和斯特林机的能量传递的分析,建立了碟式太阳能热发电系统模型,得到了各模块之间的函数关系,确定了最终系统输出能量的函数。其次,模拟分析了气象条件、运行参数和结构参数对系统性能的影响。分析得出斯特林机压力与太阳辐射强度呈线性增大关系；斯特林机热头温度保持在设定值范围内时,系统输出功率随斯特林机压力的增大而升高；当环境温度降低时,斯特林机效率和系统输出功率均有所升高,但系统输出功率升高幅度不大；当风速增大时,接收器效率及系统输出功率均降低。综合考虑斯特林机输出功率和稳定性,确定了热头温度最佳设定值。分析了接收器孔径对接收器效率和功率的影响,确定了最佳接收器孔径。最后,对系统进行了(?)及(?)经济分析。基于灰箱模型对系统进行了(?)分析,得出系统的(?)效率高达30.9%,超过了槽式太阳能发电的(?)效率。(?)利用效率相对薄弱的环节在动力子系统,其(?)效率为46.8%,(?)损失占总(?)损失的50.8%,占总输入(?)量的35.1%。其次聚光集热子系统的(?)利用效率66.0%,(?)损失占(?)总输入量的34.0%,占总(?)损失的49.2%。提高系统(?)效率的关键在于提高动力转换过程的效率。对系统进行了(?)经济分析,结果表明随着系统使用周期的延长、降低固定资产的初始投资都会降低该系统的产品(?)成本,其次也可以在太阳辐射强度高,日照时间长的地区建立该碟式太阳能热发电系统从而增加系统的年输出(?),因此产品(?)成本也会降低。 【关键词】：太阳能热发电 斯特林机 SAM模拟 (?)分析
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符号表12-13
• 1 绪论13-25
• 1.1 课题研究背景13-15
• 1.2 国内外研究现状15-23
• 1.2.1 国内研究现状15-18
• 1.2.2 国外研究现状18-23
• 1.3 研究目的及内容23-25
• 1.3.1 研究目的23
• 1.3.2 研究内容23-25
• 2 碟式太阳能热发电系统概述25-40
• 2.1 碟式聚光器25-28
• 2.1.1 聚光系统误差分析26-28
• 2.1.2 聚光器聚集有效能量28
• 2.2 接收器28-32
• 2.2.1 接收器损失分析29-32
• 2.2.2 接收器损失总结32
• 2.3 斯特林热机32-39
• 2.3.1 斯特林机类型33-34
• 2.3.2 斯特林循环工作过程34-37
• 2.3.3 α型斯特林机的循环分析37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 碟式太阳能热发电系统的模拟及结果分析40-51
• 3.1 模拟软件及系统参数介绍40-42
• 3.1.1 SAM软件40-41
• 3.1.2 系统输入参数41-42
• 3.2 气象参数对系统性能的影响42-46
• 3.2.1 辐射强度对系统性能的影响42-44
• 3.2.2 环境温度对系统性能的影响44-45
• 3.2.3 风速对系统性能的影响45-46
• 3.3 运行参数对系统性能的影响46-48
• 3.4 结构参数对系统性能的影响48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 碟式太阳能热发电系统的及经济分析51-58
• 4.1 碟式太阳能热发电系统的分析51-54
• 4.1.1 聚光集热子系统52-53
• 4.1.2 动力子系统53-54
• 4.2 系统经济分析54-57
• 4.3 本章小结57-58
• 5 全文总结及建议58-60
• 5.1 全文总结58-59
• 5.2 建议59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间发表论文情况66-67
• 附件67

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