太阳能-制冷剂集成混合动力系统

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1、太阳能制冷剂集成混合动力系统太阳能-制冷剂集成混合动力系统摘要这篇文章报道了太阳能-制冷剂集成的新型混合动力系统，该系统使用太阳能热能和制冷剂作为原料。该系统由制冷剂直接膨胀的开式循环组成，其中单一介质的制冷剂从压力不断增加的状态，经过闭环布雷顿循环运转到低压状态。膨胀过程使用太阳能热能作为过热源，有序地发生在涡轮机的高压，中压和低压三个阶段中。开式循环中含有涡轮机运转的三个阶段，而闭式循环只有涡轮机运转的中等和低压两个阶段。用太阳能热发电系统和制冷剂燃料动力系统作为基准，来评定新提出的混合动力系统的性能

2、，三个系统都使用序列二次规划（SQP）的方法来优化。结果表明，集成混合动力系统能提供更好的整体系统效率，并且能够提供高于其他两个系统输出功率之和的百分之三十的输出功率。关键词：低温储能；混合动力系统；系统优化；太阳能；制冷剂。AbstractThispaperreportsanewintegratedsolar-cryogenhybridpowersystemthatusessolarthermalenergyandcryogenasthefeedstocks.Thesystemconsistsofadi

3、rectexpansion(opencycle)ofcryogenfromanelevatedpressureandaclosed-loopBraytoncycleoperatedatamediumtolowpressure.Theexpansionoccurssequentiallyinthreestages(highpressure,mediumandlowpressureturbines)usingsolarheatasthesuperheatingsource.Theopencycleusesal

4、lthethreeturbines,whereastheclosedcycleonlyusesthemediumandlowpressureturbines.Asolarthermalpowersystemandacryogenfuelledpowersystemareusedasthebenchmarkstoevaluatetheperformanceofthenewlyproposedhybridsystemandthethreesystemsareoptimisedusingasequentialq

5、uadraticprogramming(SQP)method.Theresultsshowthattheintegratedhybridsystemgivesafarbetteroverallsystemefficiencyandprovidesover30%morepoweroutputthatthesummationofthepoweroutputsofthetwoothersystems.1引言12太阳能制冷剂集成混合动力系统在当今世界，能源和环境是人们最关心的两个问题。一个多世纪以来，廉价并且丰富

6、的化石能源一直支撑着工业发展和生活水平的日益增长。然而，尤其是在发展中国家，不断增长的能源需求意味着化石燃料能源在以一个很快的速度枯竭。在此期间，化石燃料的使用不断给环境带来伤害。所有这些难题，都需要使用新的可再生能源来解决。目前，可再生能源的利用在世界主体能源的利用中仅占百分之十一，到2070年预计能增长到百分之六十。太阳能是最有前途的清洁并且不会枯竭的能源之一，能够满足日益增长的能源需求。除了直接加热应用，太阳能可以以两种主要的途径转变为电能。一种是通过太阳能电池的光伏发电技术，直接将散射辐射转变为电

7、能。另一种是通过间接的太阳能热能光热路线，依靠太阳能集热器或集中器将太阳辐射转变为热能，然后经过常规的热能循环进行发电。对于小规模低功耗的需求来说太阳能电池是最合适的，然而对于大规模和电网连接系统的需求来说太阳能热电站往往是一个更好的选择。在太阳能热发电站（STPP）里，通过太阳能光热路线，提高间接发电。太阳能热发电站是一个常规的发电站，通过收集太阳辐射能从而获得所有或者绝大部分的热负荷，产生高温太阳热能来激活郎肯电力循环。在此过程中，密集的太阳辐射不能直接加热用于动力循环中的工作流体，但可以使用太阳能载

8、体，把太阳辐射能运输到储存器中并将热量传递给工作流体。热载体的使用有一个好处，根据需要更加准确地控制工作流体蒸发的数量和质量。此外，对于负载和太阳辐射之一或者两者，储存器和热载体的使用，还可以优化工作流体质量流动速率的波动。所储存的热能，在蒸汽循环发电厂可以用于预加热水或者蒸汽，或在联合循环发电厂加热过热蒸汽，甚至在直接蒸汽发电厂中产生直接生产蒸汽。一般来说，在这些循环中，选取水或者蒸汽或其他有机液体作为工作液体，并且太阳能以