100MW太阳能烟囱发电系统数值模拟和蓄热层优化研究

摘要

作为清洁可再生且环境友好的能源的利用方式,太阳能烟囱发电系统作为一种简单新颖的太阳能热利用方式,已经引起了社会上学者的广泛关注。但是由于基础投资较大且太阳能利用效率很低,导致在目前为止,太阳能烟囱发电系统在世界范围内还没有取得广泛的商业利用。因此,对削减太阳能烟囱发电系统的基础投资成本和提高发电效率的方向上的研究,能加快太阳能烟囱发电系统的发展,为未来的能源发展做出贡献。
　　本文首先在夏季和冬季上海地区某典型一天中,为了得到太阳能烟囱发电系统中的空气流动状态,对太阳能烟囱发电系统进行了数值模拟。从模拟结果中可以发现,结合太阳能烟囱发电系统的和太阳池发电系统,能得到较好的效益。文中分析了结合两个系统的理论,太阳能烟囱内的高温环境能减少太阳池的热散失并优化太阳池的非对流层厚度,太阳池可以作为太阳能烟囱发电系统的蓄热部分,并以100MW太阳能烟囱发电系统和6.87km2的太阳池的结合,在最大太阳辐射为1000W/m2,700W/m2和400W/m2进行计算。
　　结果显示,在白天,结合独立太阳池系统后,太阳能烟囱发电系统的效率会稍微下降一点,当考虑太阳池的蓄热效果,在太阳下山后给太阳能集热棚供热,太阳能烟囱发电系统能在之后的一段时间内连续发电,太阳能烟囱发电系统的总效率会有所增加。并且当太阳辐射越大时,结合太阳池后,太阳能烟囱发电系统的效率增加越大。在最大太阳辐射为1000W/m2,电价为0.5元每度时,太阳能烟囱发电系统能每天多发21,500元的电量,如果一年能连续以这种条件发电250天,一年的可以增加收益7,375,000元。

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1 绪 论

1.1 能源现状

1.2 太阳能利用技术

1.3 太阳能烟囱发电系统

1.4 研究现状

2 理论分析

2.1 太阳能集热棚过程分析

2.2 涡轮机过程分析

2.3 烟囱过程分析

2.4 建立数学模型[37]

3 太阳能烟囱模拟计算和分析

3.1 模型选择

3.2 模型和参数

3.3夏季工况下的计算

3.4 冬季工况下的计算

4 太阳能烟囱发电系统和太阳池的结合

4.1 太阳能烟囱发电系统中蓄热系统的利用分析

4.2 太阳池简介

4.3 太阳池效率分析

4.4 太阳能烟囱和太阳池发电系统的造价分析 [58]

4.5 结合太阳池和太阳能烟囱系统的优势

4.6 结合计算

4.7 小结

5 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

图表目录

参考文献