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序
前言
第1章 绪论 1
1.1 能源、环境与气候变化问题 1
1.1.1 世界能源形势 1
1.1.2 中国的能源形势和挑战 3
1.2 我国可再生能源的现状与发展 4
1.2.1 我国可再生能源资源和特点 4
1.2.2 非水能可再生能源发电现状 5
1.2.3 我国可再生能源发展预期 6
1.3 现有可再生能源发电技术 7
1.3.1 风力发电 7
1.3.2 太阳能光伏发电 8
1.3.3 太阳能高温热发电 9
1.4 太阳能热气流发电系统简介 11
1.4.1 系统原理 11
1.4.2 系统的特点 13
1.5 太阳能热气流发电系统实验系统及商业电站建设进展 14
1.6 太阳能热气流发电系统的理论研究进展 24
1.6.1 太阳能热气流发电系统的热力学理论 24
1.6.2 太阳能热气流发电系统的抽力机制 25
1.6.3 太阳能热气流发电系统的流动与传热理论 25
1.6.4 热气流透平的设计及其优化技术 27
1.6.5 太阳能热气流发电系统储能特性研究 28
1.6.6 太阳能热气流发电系统的经济性与可行性研究 29
1.7 中国关于太阳能热气流发电技术的研究 29
1.8 尚待进一步解决的问题 31
参考文献 32
第2章 太阳能热气流发电系统的热力学性能 42
2.1 概述 42
2.2 太阳能热气流发电系统热力学分析 42
2.2.1 热力过程描述 42
2.2.2 系统透平轴功 44
2.3 太阳能热气流发电系统实际效率 45
2.3.1 传热数学模型 45
2.3.2 流动阻力数学模型 47
2.4 程序可靠性验证 49
2.4.1 模型验证程序编制思想 49
2.4.2 西班牙实验电站数据的计算验证 49
2.4.3 对现有文献的预测模型进行计算验证 51
2.5 系统效率理论分析 52
2.5.1 西班牙实验电站模型计算结果 52
2.5.2 商业电站模型计算结果 54
2.6 本章小结 56
参考文献 56
第3章 太阳能热气流发电系统的效率优化 59
3.1 概述 59
3.2 理想循环效率和系统运行效率 59
3.2.1 理想循环效率 59
3.2.2 系统运行效率 63
3.3 提高系统效率的方法 65
3.3.1 透平效率的影响 65
3.3.2 烟囱高度和直径的影响 66
3.3.3 集热棚直径的影响 67
3.3.4 太阳辐射的影响 68
3.3.5 环境温度的影响 69
3.4 系统效率的影响因素定量分析 70
3.4.1 影响因素分析 70
3.4.2 发电功率影响因素分析 71
3.4.3 用于计算的参数选择方法 71
3.4.4 六条因素的大致影响范围 72
3.5 本章小结 73
参考文献 74
第4章 太阳能热气流发电系统的流动与传热特性 76
4.1 概述 76
4.2 流动与传热特性数学模型 77
4.2.1 数学模型 77
4.2.2 边界条件 78
4.3 计算结果与分析 81
4.3.1 模型验证 81
4.3.2 系统流场 82
4.3.3 系统运行特征 86
4.4 烟囱结构的优化设计 90
4.4.1 基于相同底部直径的不同烟囱形状的影响 90
4.4.2 基于相同表面积的不同烟囱形状的影响 93
4.4.3 烟囱高径比的影响 95
4.5 10MW模型设计方案 99
4.5.1 设计方案1 99
4.5.2 设计方案2 101
4.6 本章小结 102
参考文献 103
第5章 环境风对太阳能热气流发电系统的影响 106
5.1 概述 106
5.2 数学模型 107
5.3 环境风对西班牙实验电站的影响 108
5.3.1 物理模型 108
5.3.2 边界条件 109
5.3.3 数值模拟结果分析 110
5.4 环境风对大型太阳能热气流发电系统的整体影响分析 124
5.4.1 物理模型 124
5.4.2 边界条件 125
5.4.3 数值模拟结果分析 125
5.5 环境风对大型太阳能热气流发电系统烟囱出口的影响 131
5.5.1 物理模型 131
5.5.2 边界条件 132
5.5.3 结果分析 132
5.6 本章小结 140
参考文献 141
第6章 太阳能热气流发电系统的储能性能 142
6.1 概述 142
6.2 不同蓄热层的动态储热性能 143
6.2.1 物理数学模型 143
6.2.2 蓄热层的物性对系统的影响 144
6.2.3 空气流速对蓄热层性能的影响 145
6.3 太阳能热气流发电系统的储热性能及其发电特性 147
6.3.1 物理模型 147
6.3.2 数学模型 149
6.4 计算方法 155
6.5 验证 156
6.6 计算结果与分析 157
6.6.1 蓄热材料对系统发电性能的影响 157
6.6.2 水层厚度对系统发电性能的影响 158
6.6.3 水层面积对系统发电性能的影响 161
6.6.4 水层位置对系统发电性能的影响 162
6.7 本章小结 163
参考文献 163
第7章 风能-太阳能热气流综合集成发电系统 165
7.1 我国风电特点 165
7.2 我国大规模风力发电面临的问题 165
7.2.1 电网稳定性问题 165
7.2.2 风电场可调度性 166
7.3 解决大规模风电并网的技术途径 167
7.3.1 互补发电技术 167
7.3.2 大规模储能技术 167
7.4 风能-太阳能热气流集成储能发电技术 168
7.4.1 方案的提出 168
7.4.2 基本结构组合 169
7.4.3 系统特点 170
7.5 数学物理模型 171
7.5.1 物理模型 171
7.5.2 集热棚和烟囱内流动与传热数学模型 171
7.5.3 蓄热系统流动与传热数学模型 172
7.5.4 定解条件与求解 172
7.6 计算结果与分析 173
7.6.1 系统出力控制方法 173
7.6.2 10MW级综合发电系统计算结果 174
7.6.3 100MW级大规模综合发电系统计算结果 175
7.6.4 400MW级大规模综合发电系统计算结果 177
7.6.5 不同类型风力发电互补或储能模式比较 179
7.7 本章小结 180
参考文献 180
第8章 基于太阳能热气流系统的空气取水技术 182
8.1 空气取水技术的基本原理 182
8.1.1 空气取水技术原型 182
8.1.2 空气取水机理分析 183
8.1.3 环境和经济效益分析 185
8.2 模型描述 186
8.2.1 物理模型 186
8.2.2 数学模型 188
8.2.3 模型验证 192
8.3 空气取水特性分析 193
8.3.1 可行性分析 193
8.3.2 有效性分析 198
8.4 系统参数敏感性分析 200
8.4.1 烟囱进气流速 201
8.4.2 凝结高度 203
8.4.3 凝结水的质量流量 204
8.4.4 风力透平的输出功率 205
8.4.5 水力透平的输出功率 207
8.4.6 系统总输出功率 209
8.4.7 系统发电效率 210
8.5 本章小结 213
参考文献 213
第9章 基于太阳能热气流系统的温室气体大规模移除 215
9.1 概述 215
9.2 基于太阳能热气流系统的温室气体大规模移除性能 215
9.3 大尺度大气温室气体光催化转化 219
9.4 太阳能热气流系统内质量交换 220
9.5 讨论 222
9.6 本章小结 226
参考文献 226
第10章 太阳能热气流发电系统的经济性分析 229
10.1 概述 229
10.2 成本预测模型 229
10.2.1 系统结构预测模型 229
10.2.2 系统造价模型 229
10.2.3 系统发电成本模型 230
10.3 计算结果与分析 231
10.3.1 10MW系统计算结果 231
10.3.2 50MW系统计算结果 235
10.4 系统的技术经济可行性 236
10.4.1 不同类型电站技术经济性对比 236
10.4.2 不同类型太阳能热发电系统技术对比 237
10.4.3 不同容量系统的技术经济性对比 238
10.5 本章小结 238
参考文献 239
第11章 太阳能热气流发电系统的未来发展展望 241
11.1 概述 241
11.2 海水淡化 242
11.3 城市污染治理 243
11.4 干旱地区的下沉气流能源塔 246
参考文献 249
附录 2003~2018年发表的与本著作相关的代表性专著与论文 2512100433B
《太阳能热气流发电系统理论与技术应用》围绕太阳能热气流发电系统开展基础理论和技术应用研究,太阳能热气流发电系统主要由集热棚、蓄热层、风力透平和烟囱四个部件组成。《太阳能热气流发电系统理论与技术应用》着重分析系统的热力学性能及其影响因素、提高效率的方法及特定条件下系统效率的极限,依次对系统的流动与传热特性、环境风对系统性能的影响、储能特性展开数值模拟分析,提出一种将风能发电和太阳能热气流发电相结合的综合集成系统,提出一种在中国干旱、半干旱地区利用太阳能热气流系统的空气取水技术及实现全球温室气体大规模移除的新方法,对太阳能热气流发电系统的经济性展开分析比较,并对其未来发展进行分析。
太阳能电池板(Solar panel)是通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置,大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”,但因制作成本很...
目前有1.槽式线聚焦系统 2.塔式系统 3. 碟式系统。 这3种类型太阳能热发电系统中,目前只有槽式线聚...
你好,不同牌子的发电机组装方式不相同,建议你看看说明书,按照说明书的步骤来
太阳能热气流发电系统辅助加热与塔囟高度研究
对太阳能塔囱热气流发电系统中辅助加热与塔囱高度的关系进行了分析研究,提出了在塔囱内对上升热气流进行二次辅助加热的设想,以增加气流速度,提高塔囱抽力,降低塔囱高度.以乌海沙漠太阳能热风气流发电系统为例,在塔囱压差和底部入口气流速度不变的情况下,最佳辅助加热气流温度为90℃;塔囱高度为80 m时,辅助加热位置设在塔囱内距地面50 m处较为合适.
太阳能热气流发电系统辅助加热与塔囱高度研究
对太阳能塔囱热气流发电系统中辅助加热与塔囱高度的关系进行了分析研究,提出了在塔囱内对上升热气流进行二次辅助加热的设想,以增加气流速度,提高塔囱抽力,降低塔囱高度。以乌海沙漠太阳能热风气流发电系统为例,在塔囱压差和底部入口气流速度不变的情况下,最佳辅助加热气流温度为90℃;塔囱高度为80m时,辅助加热位置设在塔囱内距地面50m处较为合适。
太阳能热气流发电的原理是在以大地为吸热材料的地面大棚式太阳能空气集热器中央建造高大的竖直烟囱,烟囱的底部在地面空气集热器的透明盖板下面开设吸风口,上面安装风轮,地面空气集热器根据温度效应生产热空气,从吸风口吸入烟囱,形成热气流,驱动安装在烟囱内的风轮并带动发电机发电。
太阳能热气流发电站的实际构造由三部分组成:大棚式地面空气集热器、烟囱和风力机。太阳能热气流发电站的地面空气集热器是一个近地面一定高度、罩着透明材料的大棚。阳光透过透明材料直接照射到大地上,大约有50%的太阳辐射能量被土壤所吸收,其中1/3的热量加热罩内的空气,1/3的热量储于土壤中,1/3的热量为反射辐射和对流热损失,所以,大地是太阳能热气流电站的蓄热槽。
研究表明,影响电站运行特性的因素有云遮、空气中的尘埃、集热器的清洁度、土壤特性、环境风速、大气温度叠层、环境气温及大棚和烟囱的结构质。
聚光型太阳能热发电系统是利用聚焦型太阳能集热器把太阳能辐射能转变成热能,然后通过汽轮机、发电机来发电。根据聚焦的形式不同,聚光型太阳能集热发电系统主要有塔式、槽式和碟式。
塔式太阳能热发电系统(SPT)是将集热器置于接收塔的顶部,许多面定日镜根据集热器类型排列在接收塔的四周或一侧,这些定目镜自动跟踪太阳,使反射光能够精确地投射到集热器的窗口内。投射到集热器的阳光被吸收转变成热能后,便加热盘管内流动的介质产生蒸汽,蒸汽温度一般会达到650℃,其中一部分用来带动汽轮机组发电,另一部分热量则被储存在蓄热器里,以备没有阳光时发电用。
槽式太阳能热发电系统是一种中温热力发电系统。其结构紧凑,太阳能热辐射收集装置占地面积比塔式和碟式系统要小30%~50%。槽形抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多,容易实现标准化,适合批量生产。用于聚焦太阳光的抛物面聚光器加工简单,制造成本较低,抛物面场每平方米阳光通径面积仅需11kg~18kg玻璃,耗材最少。
碟式太阳能热发电装置包括碟式聚光集热系统和热电转换系统,主要由碟式聚光镜、吸热器、热机及辅助设备组成。现代碟式太阳能热发电技术在20世纪70年代末由瑞典USAB等发起研究。
碟式太阳能行波热声发电系统包括太阳能集热、热交换、热电转换三个子系统。太阳能集热子系统实时跟踪太阳并将太阳能辐射热量聚集到热交换子系统,热量通过热交换子系统进入热电转换子系统,最终完成太阳能到电能的转化。 太阳能集热子系统主要包括聚光器及太阳跟踪控制两个部分。聚光器将太阳光聚集于光斑处实现高温和大热流,通常光斑直径约为10 cm~20 cm。系统所用聚光器由144个聚光单元组成,每一个聚光单元为32 cm x 32 cm大小,由9片10cmx10cm的平面镜组成。先通过一次成型技术制作出托架,再将9片镜子分别粘贴于托架表面,使得9片镜子独立形成一个直径10 cm左右的光斑。再将144个聚光单元的光斑汇集于热交换子系统。集热器有效面积约13 m2,设计聚光比约700:1,预计集热能力9 kW左右 。
太阳跟踪控制采用双轴方式,利用一个电机按太阳方位角来控制集热器水平位置,再利用另一个电机按太阳高度角来控制集热器俯仰角。在跟踪算法上采用粗定位细调节的方法,即通过天体几何学大致确定出任意时刻集热器所在经纬度的太阳方位.