槽式太陽能鏡場系統(tǒng)集熱量計算研究

鐘福春++滕飛++崔賢基++孫志強

摘 要：槽式太陽能系統(tǒng)中，鏡場系統(tǒng)是電站運行最主要的熱量來源，鏡場系統(tǒng)利用回路中的集熱器追蹤太陽運行，將太陽輻射積聚于集熱管上，加熱集熱管內(nèi)流通的導(dǎo)熱油，以完成集熱目的。影響鏡場系統(tǒng)集熱效率的主要因素包括當(dāng)?shù)剌椛錀l件、集熱管和反射鏡性能等，通過集熱量的計算滿足了電站的發(fā)電要求，保證了系統(tǒng)配置。

關(guān)鍵詞：鏡場系統(tǒng) 集熱效率 發(fā)電要求 系統(tǒng)配置

中圖分類號：TK513 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（b）-0081-02

在槽式太陽能熱電站中，鏡場系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)常規(guī)火電站鍋爐燃燒化石燃料獲得熱量的功能，是電站主要熱量的收集站。鏡場系統(tǒng)通過集熱器追蹤太陽，將利用反射鏡將太陽輻射聚集于反射鏡焦點上的集熱管，從而加熱在集熱管內(nèi)流動的導(dǎo)熱油，完成集熱功能。加熱后的導(dǎo)熱油再輸送到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)完成發(fā)電相關(guān)功能。

1 鏡場系統(tǒng)集熱量計算的初步分析

鏡場系統(tǒng)的集熱效率對整個槽式太陽能熱電站的發(fā)電效率有著至關(guān)重要的影響。反射鏡及集熱管的光學(xué)性能是影響鏡場系統(tǒng)集熱效率的關(guān)鍵因素。

2 計算依據(jù)

2.1 鏡場傳遞熱量Q鏡場傳遞計算

鏡場的單位面積導(dǎo)熱油能夠帶走的熱量計算如下：

Q鏡場傳遞=Q鏡場吸收-HL平均-PL

其中：Q鏡場傳遞為鏡場傳遞給導(dǎo)熱油的熱量，W/m2；Q鏡場吸收為鏡場吸收的熱量，W/m2；HL平均為集熱管的平均熱損失，W/m2；PL為其他管路的熱損失。

2.1.1 太陽熱量Q鏡場傳遞

鏡場吸收的太陽熱量Q鏡場傳遞計算如下：

其中：η集熱管為集熱管效率；η反射鏡為反射鏡效率；Ib為太陽輻射，W/m2。

槽式集熱管的效率η集熱管基于下等式進行計算：

η集熱管=0.79·t·a-0.37·e-0.015

其中：a為集熱管吸收率；t為集熱管透射率；e為太陽能散射率。

反射鏡的效率計算如下：

η反射鏡=r·f

其中：r為反射鏡的反射率；f為反射鏡的聚焦精度。

2.1.2 集熱管的熱損失

集熱管的熱損失計算如下：

其中：THTF為導(dǎo)熱油溫度，℃；Tamb為環(huán)境溫度，℃；為集熱管接收到的輻射，W/m2；Vm為外界風(fēng)速，m/s；T0為鏡場入口溫度，℃；Ti為鏡場出口溫度，℃；A1，A2，A3，A4，A5，A6為計算系數(shù)，如表1所示。

2.2 集熱回路n計算

由

得：

其中：n為回路數(shù)；A為每個回路的集熱有效面積，m2；△t=T0-Ti為集熱管進出口溫差，℃；CP，平均為導(dǎo)熱油換熱的平均比熱容；M鏡場為鏡場的質(zhì)量流量，kg/s。

回路集熱有效面積A計算如下：

其中：L集熱管為每個集熱管的長度；n集熱管為每個回路的集熱管數(shù)量。

3 槽式太陽能鏡場系統(tǒng)集熱量的應(yīng)用

以某50 MW槽式太陽能光熱電站項目為例，進行鏡場系統(tǒng)集熱量的計算。該項目所在地地區(qū)的DNI為1 812 kWh/m2，根據(jù)當(dāng)?shù)靥栞椛浞植?，?50 W/m2作為工作設(shè)計點。

鏡場內(nèi)選用的部件集熱管和反射鏡均為國產(chǎn)，其參數(shù)如表2，表3所示。

基于以上數(shù)據(jù)計算，在滿足電站4 h儲熱時間的前提下，保證系統(tǒng)經(jīng)濟性的同時，該項目將配置156個回路，每個回路的集熱量為2.23 MW，總的收集熱量為347.88 MW。

4 結(jié)語

熱量匹配對于槽式太陽能熱電站來說是非常重要的。而鏡場系統(tǒng)是電站熱量的主要來源，有效地計算出每個回路的集熱量，能夠有效地依據(jù)電站的發(fā)電需求，進行鏡場系統(tǒng)的配置，以及合理地布置，保證了槽式太陽能電站能夠滿足發(fā)電需求，同時為電站經(jīng)濟性分析提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻

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