双级蓄热与双运行模式的塔式太阳能热发电系统

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1、第24卷第1期热能动力工程Vo1．24．No．12009年1月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERJan．，2009文章编号：1001—2060(2009)01—0132—06双级蓄热与双运行模式的塔式太阳能热发电系统宿建峰，韩巍，林汝谋，杨敏林(1．中国科学院工程热物理研究所，北京100190；2．东莞理S-学院分布式能源研究中心，广东东莞523808)摘要：提出了双级蓄热和双运行模式的塔式太阳能热发电度而备受人们关注，它通常由聚光集热、蓄热

2、和动力新系统，模拟分析了新系统性能特性，同时利用EUD(Energy3个子系统组成。目前，吸热器中的吸热工质有熔—Utilizati0nDiagrams)分析方法揭示出关键过程中热能梯级盐、空气和水蒸气3种形式，其中以水蒸气为吸热工利用与节能机理。双级蓄热系统流程比较好地解决了常规质的换热设备技术比较成熟，得到更多的应用。在系统在能量蓄存和释放过程中火用损失大的问题，同时双运太阳能热发电技术中，目前普遍应用的是单级蓄热行模式为缓解太阳能不连续性的缺陷提供了新手段。在相方式，为提高蓄热子系统产生蒸

3、汽的温度，其蓄热工同蓄热量的条件下，嘶系统的蓄热子系统独立运行的发电增质的最高使用温度在不断提升_7J，而且在完成蒸汽加率为38．1％，研究成果为开发高效、低成本的塔式太阳能的蒸发与过热的过程中，相应火用损失大。另外，目热发电系统提供新途径和理论支撑。前蓄热子系统投资的比例较大E8J，为延长系统的运关键词：双级蓄热；双运行模式；热能梯级利用；塔式太行时间和大型化的需要，还需要大量增加高温蓄热阳能热发电工质的总量，致使单级蓄热子系统与总系统的投资中图分类号：rK514文献标识码：A都急居0增加。本

4、研究概述了以高温蓄热材料和中温相变材料引言为蓄热工质的双级蓄热和耦合、解耦双运行模式的由于化石能源的有限性及其利用过程产生污染塔式太阳能热发电新系统，新系统中的双级蓄热流的严重性，发展可再生能源就成为解决能源与环境程比较好地解决或缓解了常规单级蓄热太阳能热发协调相容与能源短缺问题的重要途径J。特别是电系统在能量蓄存和释放过程中炯损失大的问题，太阳能具有储量大，分布广泛，开采利用清洁等优点而其双运行模式也为解决或缓解太阳能不连续的固引起人们的广泛关注。1878年在巴黎建立的太阳有缺陷开拓了新手段。

5、能热交互式蒸汽机，揭开太阳能热发电的序幕。随后，美国、西班牙、意大利等国家都将太阳能热发电1新系统及其集成构思与特点技术作为国家研究开发的重点。经过多年研究和实际运行经验积累，太阳能热发电技术已日臻成熟，电1．1新系统流程概述站关键设备的成本也有较大幅度的下降。从总体上新系统由聚光集热(定日镜场、塔和吸热器)、双看，整个20世纪太阳能热发电技术都处于实验和示级蓄热(高、低温蓄热器)和蒸汽动力3个子系统组范阶段，而从本世纪开始，可再生能源发展呈现出全成，其流程如图1所示。太阳能经定日镜反射后聚球性

6、繁荣局面，具有低成本潜力的太阳能热发电技集到以水为吸热工质的吸热器中，产生过热蒸汽。术也进入快速发展时期。但在相当长的一段时间新系统中的聚光集热与双级蓄热子系统完全解耦内，太阳能大规模开发利用成本仍然较高，在经济上时，吸热器产生的过热蒸汽依次经换热器1、3，将蒸无法与常规化石能源匹敌，而且还存在不连续与不汽显热、潜热按品位的不同分别蓄存在高、低温蓄热稳定等问题。因此，与其相关的关键科技问题就成器中，蒸汽凝水返回到吸热器，完成聚光集热和蓄热为能源领域研究的前沿热点课题。过程。新系统完全解耦时，汽轮

7、机所需的蒸汽完全塔式太阳能热发电系统因其具有较高的集热温由双级蓄热子系统提供，汽轮机的排汽经冷凝加压收稿日期：2007—12—07：修订日期：2008—05—20基金项目：国家863基金资助项目(2006AA05010101)；国家自然科学基金资助项目(50776020，50836005)作者简介：宿建峰(1979一)，男，山东莱州人，中国科学院工程热物理研究所硕士研究生．第1期宿建峰，等：双级蓄热与双运行模式的塔式太阳能热发电系统．133．后在低、高温蓄热器中分别完成蒸发、过热过程，之定；(3

8、)蓄热子系统技术风险小、投资低。高温蓄热后进入汽轮机，循环做功，输出电能。新系统耦合方器的热容量通常为低温蓄热器热容量的20％左右，式运行时，吸热器产生的蒸汽进入汽轮机，输出电采用双级蓄热的方式可以大幅减少昂贵的高温蓄热能，汽轮机的排汽经冷凝加压后返回到吸热器中。工质的使用量，并在减少蓄热子系统投资情况下降当吸热器产生的蒸汽量大于汽轮机所需额定蒸汽量低了蓄热技术带来的风险。总之，双级蓄热的系统时，富余部分的过热蒸汽所含的能量分别蓄存在高、结构不但有效地减小了蒸汽在蓄存和释放过程中的低温蓄热器中；