聚光集热器
- 格式:ppt
- 大小:1.56 MB
- 文档页数:13
简述光热转换技术及原理简述光热转换技术及原理1 概述太阳能必须经过各种转换,才可能⽅便地服务社会。
各种太阳能利⽤成功的关键在于太阳能转换技术。
现代意义上的太阳能转换技术开发的全部内容可归纳为两个主要⽅⾯:(1)⾼效地收集太阳能,主要技术内容有:①选择性表⾯技术;②受光⾯的光学设计;③集热体的热结构设计与分析‘④装置的机械结构设计。
(2)将收集的太阳能⾼效地转换为其他形式的有⽤能,主要技术内容有:①尽可能降低能量转换过程中的各种热、电损失;②优异的系统设计。
太阳能光热转换在太阳能⼯程中占有重要地位,其基本原理是通过特制的太阳能采光⾯,将投射到该⾯上的太阳能辐射能作最⼤限度地采集和吸收,并转换为热能,加热⽔或空⽓,为各种⽣产过程或⼈们⽣活提供所需的热能。
2 平板集热所谓平板集热,就是集热装置的采光⾯积等于集热⾯积;若采光⾯⼤于集热⾯积,称为聚光集热。
两者的概念是相对⽽⾔的。
平板集热具有以下特点:①采光⾯等于集热⾯;②集热⾯可以采集太阳直射辐射能、散射辐射能和反射辐射能;③集热⾯固定安装,不跟踪太阳视位置;④热损失系数较⼤,⼯作温度通常均在80℃以下;⑤结构简单,⽣产成本低廉。
2.1 太阳能平板集热器太阳能平板集热器是典型的平板集热,简称平板集热器。
1.平板集热器的分类按集热⼯质分类①⽔集热普通的太阳能平板热⽔器、公⽤热⽔系统,⼏乎都采⽤⽔作为集热⼯质。
②空⽓集热太阳能⼲燥和太阳房采暖的集热装置,通常均以空⽓作为集热⼯质。
③防冻液集热⾼寒地区经常采⽤防冻液和⽔作为集热⼯质的双循环太阳能集热。
按集热体表⾯光学特性分类①⿊⾯⼀般是在集热体表⾯涂刷或喷涂⼀层⿊⾊涂料,简称⿊⾯,⽬前较少采⽤。
②光谱选择性吸收⾯这是经过化学、电镀等⼯艺制成的选择性吸收⾯,应⽤⼴泛。
按透明盖板层数分类①单层透明盖板②两层或多层透明盖板太阳能平板集热器的透明盖板,通常多采⽤单层,特殊情况⽤两层,极少情况⽤三层或不⽤。
2.典型平板集热器的基本组成平板集热器的典型结构由集热体、透明盖板、隔热层和壳体四部分组成。
集热器的轮廓采光面积(总面积)、采光面积、吸热体面积计算方法1.APERTURE AREA采光面积。
非会聚太阳辐射进入集热器的最大投影面积。
不包括那些太阳辐射从垂直于采光面方向入射时太阳辐射被遮挡的透明部分。
这个国外比较流行的计算方法。
当你使用F-Chart、Trnsys、polysun、RETScreen International、des或其他类似的软件进行系统设计时,采光面积和基于采光面积的集热效率是必须知道的。
计算标准:(1)无反射板的平板集热器Aa=L2×W2(2)无反射板的真空管集热器Aa=L2×d×NAa 采光面积L2 真空管未被遮挡的平行和透明部分的长度d 罩玻璃管内径(外径减去两边的厚度)N 真空管数量η0,a就是这么来的。
一根58管,EN标准0.093平方米;GB标准0.133平方米(现在已经和欧盟接轨,改为下面计算标准)管子采光面的长度(1.72m--1.71m)×罩玻璃管内径(58管取0.0544m,47管取0.0434m)。
如:58/1800管:1.71m×0.0544=0.9302 m247/1500管:1.41m×0.0434=0.612 m2(3)有反射板的平板集热器 Aa=L2×W2Aa 采光面积I 反射器L2 见图W2 外露反射器宽度(4)有反射板的真空管集热器Aa=L2×W2Aa 采光面积L2 外露反射器长度W2 外露反射器宽度同义词 透光面积2.GROSS AREA 总面积集热器的总面积也叫轮廓采光面积(total area),是整个集热器的最大投影面积,不包括那些固定和连接传热工质管道的组成部分(集热器采光平面上包括外壳边框在内接收太阳辐射的最大投影面积)。
A G=L1×W1A G 集热器的总面积()L1 最大长度(不包括固定支架和连接管道)W1 最大宽度(不包括固定支架和连接管道)。
CPC在中高温太阳能集热器中的应用与设计在太阳能中高温热利用中普通的太阳能集热器难以达到100℃以上温度,必须通过聚光来实现中高温集热器。
复合抛物面(CPC)是一种非成像低聚焦度的聚光器。
文章根据边缘光线原理,给出复合抛物面聚光器的曲线方程,并结合实例介绍一种复合抛物面(CPC)的设计方法。
标签:复合抛物面(CPC);热管式真空管;中高温太阳能集热器前言随着发展中国家工业大幅扩张,消耗的蒸汽数量增长迅速,由此造成的环境问题如CO2、SO2等温室气体排放、氮氧化物等有害气体的污染日益加重;另一方面,国际原油价格的飙升,使企业生产成本急剧增加。
从环境、社会经济的可持续发展角度来说,既环保又采之不尽的太阳能中高温热利用成为必然趋势。
中高温蒸汽是指温度范围在100~300℃的蒸汽,在工农业生产中有着广泛的应用。
在太阳能中温应用领域中,由于非聚光集热器很难达到较高的温度,而抛物面聚光器又需要复杂的跟踪系统,价格昂贵,因此复合抛物面聚光器(CPC)有着广泛的应用前景。
1 复合抛物面(CPC)的设计1.1 复合抛物面(CPC)的特点在太阳能中高温热利用中普通的太阳能集热器难以达到100℃以上温度,必须通过聚光来实现中高温集热器。
复合抛物面(CPC)是一种非成像低聚焦度的聚光器,具有以下特点:(1)由于它有较大的接收角,故在运行时不需要连续跟踪太阳能,它的聚光比可达到在10以内,当聚光比在3以下时可做成固定式装置;(2)可接收直射太阳能辐射和部分散射辐射,并能接收一般跟踪聚光器所不能接收的”太阳能周围辐射”;(3)复合抛物面(CPC)的聚光面型加工精度要求不严格,将其应用在太阳能集热器中,可降低成本。
复合抛物面(CPC)型热管式中高温太阳能集热器采用外聚光方式,以热管式真空管作为吸收体,在热管式真空管外增加了复合抛物面聚光反射器(CPC),使集热效率得到大幅度提高,温度可达100~250℃。
1.2 复合抛物面(CPC)聚光器的设计根据边缘光线原理:对于聚光器,以最大入射半角θ入射的所有光线,都必须从出射孔径的边缘出射。
塔式与槽式太阳能热发电1、塔式太阳能热发电塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统。
塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群,将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上,用以产生高温,加热工质产生过热蒸汽或高温气体,驱动汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组发电,从而将太阳能转换为电能。
塔式太阳能热发电特点塔式电站的优点:1.聚光倍数高,容易达到较高的工作温度,阵列中的定日镜数目越多,其聚光比越大,接收器的集热温度也就愈高;2.能量集中过程是靠反射光线一次完成的,方法简捷有效;3.接收器散热面积相对较小,因而可得到较高的光热转换效率。
塔式太阳能热发电的参数可与高温、高压火电站一致,这样不仅使太阳能电站有较高的热效率,而且也容易获得配套设备。
虽然这种电站的建设费用十分昂贵,美国的SolarOne电站初次投资为1.42亿美元,成本比例为:定日镜52%、发电机组、电气设备18%、蓄热装置10%、接收器5%、塔3%、管道及换热器8%、其它设备4%。
但随着制镜技术的提高和规模的增大,定日镜成本将大幅度降低。
以美国Sunlab为代表的研究部门以及Sargent&Lundy评估机构对塔式太阳能热发电的成本作出了预测。
Sunlab基于8.7GW规模预计到2020年塔式太阳能热发电的成本最终可达到约30~40$ MWh,即每度电3~4美分;Sargent&Lundy基于2.6GW规模预计到2020年塔式太阳能热发电的成本最终可达到50~60$ MWh,即每度电5~6美分。
与常规化石能源发电相比,如果算上环境污染的成本,那么塔式太阳能热发电的前景将更加广阔。
美国能源部主持的研究结果表明;在大规模发电方面,塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电技术中成本最低的一种方式。
我国塔式太阳能热发电技术发展状况随着太阳能利用技术的迅速发展,从20世纪70年代中期开始,我国一些高等院校和科研院所,对太阳能热发电技术做了不少应用性基础试验研究,并在天津建造了一套功率为lkW的塔式太阳能热发电模拟装置。
太阳能集中供暖系统的设计与实施太阳能作为一种清洁、绿色能源,在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
随着能源危机日益严重,传统能源消耗及环境污染问题日益突出,人们对可再生能源的需求也随之增加。
在这种背景下,太阳能集中供暖系统的设计与实施成为一个备受关注的话题。
一、太阳能集中供暖系统的原理太阳能集中供暖系统是利用太阳能集中器将太阳能聚焦到集热器上,通过热传导或流体传热的方式将热量传递到供热系统中,实现建筑物内部的供暖。
这种系统的核心是集热器,它可以是平板太阳能集热器、聚光式太阳能集热器或抛物面聚光型太阳能集热器等。
这些集热器能够吸收太阳辐射,将太阳能转化为热能,并传递给工质以实现供热。
二、太阳能集中供暖系统的设计要点1. 确定系统容量和供热功率在设计太阳能集中供暖系统时,首先要明确系统的容量和供热功率,这取决于建筑的面积、取暖负荷以及太阳能的利用率等因素。
通过合理的计算和分析,确定系统的尺寸和供暖能力,确保系统可以满足建筑的取暖需求。
2. 选择合适的集热器类型不同类型的集热器具有不同的特点和适用范围,因此在设计太阳能集中供暖系统时需要选择合适的集热器类型。
平板太阳能集热器适用于小面积建筑,聚光式太阳能集热器提供高温热能,适用于需要高温供热的场所,而抛物面聚光型太阳能集热器则具有较高的集光效率和集热温度。
3. 设计系统的传热和储热部分传热和储热部分是太阳能集中供暖系统中至关重要的组成部分。
通过设计合理的传热系统和储热装置,可以有效地提高系统的热能利用率,实现太阳能的最大化利用。
传热系统可以采用水循环或空气循环的方式,而储热装置常采用水箱或热媒罐等形式。
4. 考虑系统的运行控制和监测为了确保太阳能集中供暖系统的正常运行和性能稳定,需要设计运行控制和监测系统。
运行控制系统可以根据建筑的供暖需求和太阳能的供热状况实时调节系统的工况,提高系统的运行效率和节能性能。
监测系统可以实时监测系统的运行参数和性能指标,及时发现问题并采取措施保障系统正常运行。
光热技术的现状与趋势
光热技术是一种利用太阳能转化为热能来产生电力或热水等能源形式的技术。
随着能源危机的日益加剧以及环境污染的恶化,光热技术越来越受到关注和重视。
目前,光热技术已经取得了重大进展。
其中,较为成熟的技术包括:
一、聚光式光热发电技术:其原理是通过反射器将太阳光汇聚到一个集热器中,集热器中的液体被加热后可以产生蒸汽,再驱动涡轮发电机转动,从而产生电力。
二、膜式光热发电技术:其原理是将太阳光反射到一个集热膜上,集热膜中的液体被加热后产生蒸汽,再驱动涡轮发电机转动,从而产生电力。
三、直接加热式光热发电技术:其原理是将太阳光直接加热一个导热管,导热管中的液体被加热后产生蒸汽,再驱动涡轮发电机转动,从而产生电力。
四、太阳能热水器技术:其原理是通过太阳能收集器将太阳光转化为热能,利用热能加热水,从而产生热水。
这种技术适合于家庭、酒店等日常生活中使用热水的场合。
未来,光热技术的发展趋势主要包括以下几个方向:
一、集成化:将光热技术与储能技术、智能化技术相结合,实现集成化,从而提
高系统性能。
二、提高效率:通过改进集热器、优化传热管路和提高蒸汽温度等方式,提高光热转化效率,增加发电量。
三、降低成本:通过降低集热器、传热管路等元器件成本,以及优化系统结构等方式,降低光热电站的建设和运营成本。
四、多功能化:将光热技术应用于多种领域,如太阳能热水器、太阳能空调等,从而实现多样化的应用。
总之,光热技术在未来的发展中将扮演着重要的角色,其应用领域不断拓展,技术不断进步,为人类提供清洁能源,促进环境可持续发展做出了巨大贡献。
光热发电的类别
光热发电(Concentrated Solar Power,CSP)是一种利用太阳能将热能转化为电能的技术。
根据聚光方式和接收器的不同,光热发电技术可以分为以下几种类型:
1. 槽式光热发电(Trough CSP):槽式光热发电技术是最早的商业化光热发电技术之一。
它采用抛物线槽式光学系统,将太阳光聚焦到一个集热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
2. 碟式光热发电(Dish Stirling CSP):碟式光热发电技术采用圆盘形反射镜,将太阳光聚焦到一个中央吸热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
3. 塔式光热发电(Tower CSP):塔式光热发电技术采用多面镜或抛物面镜将太阳光聚焦到一个中央吸热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
塔式光热发电技术的优点是可以实现更高的能量密度和更长的运行时间。
4. 线性菲涅尔光热发电(Linear Fresnel CSP):线性菲涅尔光热发电技术采用平面反射镜将太阳光聚焦到一个集热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
线性菲涅尔光热发电技术的优点是成本较低,但效率较低。
以上是光热发电技术的主要分类,每种类型都有其优缺点和适用场景。
随着科技的进步和技术的不断改进,光热发
电技术将会越来越成熟和广泛应用。
太阳能光热发电站术语太阳能光热发电站是利用太阳能热量进行发电的设施,涉及到多个关键术语和技术概念。
以下是关于太阳能光热发电站的常见术语及其解释:1. 集热器(Collector):集热器是用于捕获太阳能辐射并将其转换为热能的设备。
在光热发电站中,集热器有多种类型,包括线性聚光器、碟式集热器和抛物面反射器等。
2. 储热系统(Storage System):储热系统用于储存集热器收集的热能,以便在太阳光照不足时使用。
储热材料可以包括岩石、沙子、盐或其他热存储介质。
3. 熔盐(Molten Salt):在某些太阳能光热发电站中,熔盐被用作储热和传输介质。
熔盐能够存储大量的热能,并且在较高的温度下保持液态。
4. 蒸汽发生器(Steam Generator):蒸汽发生器是一个将热能转换为蒸汽的设备,用于驱动涡轮机并产生电力。
在太阳能光热发电站中,蒸汽发生器通常使用集热器产生的热能作为输入。
5. 塔式太阳能光热发电站(Tower Plant):塔式太阳能光热发电站是指使用一个高大的中央接收器(或“塔”)来捕获太阳辐射并将其转换为热能的电站。
这种类型的电站通常配备有定日镜场,将太阳光反射并聚焦到塔顶的集热器上。
6. 槽式太阳能光热发电站(Trough Plant):槽式太阳能光热发电站使用一组平行的槽形集热器来捕获太阳辐射并将其转换为热能。
这种类型的电站通常配备有线性跟踪器,以最大化太阳光的收集效率。
7. 线性聚光器(Linear Concentrator):线性聚光器是一种集热设备,它使用镜子或折射透镜将太阳光线聚焦在一个线性接收器上。
这种类型的集热器通常用于槽式太阳能光热发电站。
以上仅是太阳能光热发电站中的一些常见术语。
实际应用中可能还有其他的技术和设施需要考虑,每个术语背后都蕴藏着特定的技术原理和操作机制。
如需获取更多相关信息,建议请教太阳能专业技术人员或访问科技论坛。
太阳能热发电太阳能热发电,也叫聚焦型太阳能热发电(Concentrating Solar Power,简称CSP),通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来,加热工质,产生高温高压的蒸汽,蒸汽驱动汽轮机发电。
目录概述聚光类太阳能热发电槽式太阳能热发电塔式太阳能热发电碟式太阳能热发电概述人类利用太阳能虽然已有3000多年的历史,但把太阳能作为一种能源和动力加以利用,却只有不到400年的历史。
自17世纪初以来可以按照太阳能利用发展和应用的状况,把现代世界太阳能利用的发展过程大致划分为8个阶段。
近代太阳能利用的历史,一般从1615年法国工程师所罗门,德·考克斯发明世界上第一台利用太阳能驱动的抽水泵算起;1901~1920年这一阶段世界太阳能研究的重点,仍然是太阳能动力装置。
但采用的聚光方式多样化,并开始采用平板式集热器和低沸点工质;1921~1945年由于化石燃料的大量开采应用及爆发了第二次世界大战的影响,此阶段太阳能利用的研究开发处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目及研究资金大为减少;1946~1965年这一阶段,太阳能利用的研究开始复苏,加强了太阳能基础理论和基础材料的研究,在太阳能利用的各个方面都有较大进展;1966~1973年此阶段由于太阳能利用技术还不成熟,尚处于成长阶段,世界太阳能利用工作停滞不前,发展缓慢;1973~1980年这一时期爆发的中东战争引发了西方国家的“石油危机”,使得越来越多的国家和有识之士意识到,现时的能源结构必须改变,应加速向新的能源结构过渡,客观上使这一阶段成了太阳能利用前所未有的大发展时期;1981~1991年由于世界石油价格大幅度回落,而太阳能产品价格居高不下,缺乏竞争力,太阳能利用技术无重大突破;1992年至今为第八阶段,1992年6月联合国“世界环境与发展大会”在巴西召开之后,世界各国加强了对清洁能源技术的研究开发,使太阳能的开发利用工作走出低谷,得到越来越多国家的重视和加强。
1、辐射测量radiation measurement1.1 世界辐射测量基准WRR,World Radiometric Reference国际单位制体系中总辐照度的测量基准,其误差小于±0.3%。
注:1)参见世界气象组织气象观测仪器和方法指南。
1983.9.1.3条。
2)WRR已被世界气象组织采用,并于1980年7月1日起生效。
3)为确保长期稳定性,W RR有一个组用至少4种不同的直射太阳辐射计组成(称为世界标准组)。
它们保存在达活(瑞士)的世界气象组织的世界辐射中心。
1.2 辐射表radiometer测量辐射的仪表注:取决于仪表的结构,仪表的读数将是辐照度或辐照量。
1.3 全辐射表pyrradiometer在一个平面上,测量2派球面度立体角内的全辐射的辐射表1.4 总日射表pyranometer在一个平接收面上测量太阳辐照度的辐射表1.5 太阳表solarimeter基于Moll-Gorczynski(摩尔—葛思佐斯基)的热电堆设计的特殊型总日射表1.6 分光总日射表spectral pyranometer测量有限波长范围内的太阳辐射的仪表1.7 直接日射表pyrheliometer用于测量法向入射的直射太阳辐照度的辐射表注:在0.3μm到3μm波长范围内,其光谱响应约为常数,其接收角应小于6°。
1.8 视场角field-of-view angle直射太阳辐射表的接收面中心和孔径边缘形成的几何圆锥的全角度1.9 地球辐射表pyrgeometer在接收平面上测量长波辐照度的辐射表注:其光谱范围与大气长波辐射相近,差别甚微。
地面辐射表的光谱响应主要取决于其接收表面防护罩所用的材料。
1.10 日照计heliograph记录计及各种遮挡的太阳辐射达到一定强度时的时间间隔的仪表(W MO H0470)注:直射辐照度的阈值为(120±24)W.m-2。
(WMO 1981)1.11 遮阳板shade disk可动的圆盘,安装在距辐射表的接收器固定距离的地方,用来庶挡照到接收器上的直射太阳辐射1.12 遮阳环shade ring与地球赤道平面平行的圆环,用来遮挡照到辐射表接收器上的直射太阳辐射注:这个圆环必须按规定的时间间隔进行调节,以校正太阳赤纬季节性的变化。
太阳能光热发电技术的发展摘要:太阳能是用之不竭的可再生清洁能源,有效利用太阳能光热发电可减少对煤炭、石油、天然气等化石能源的依赖。
目前中国的太阳能利用形式主要为中低温热利用和光伏发电,中高温热利用起步较晚,尚未完成商业化。
太阳能热发电是利用大规模太阳镜场将太阳能聚集起来,产生高温蒸汽驱动汽轮机发电的技术,相比于其它太阳能利用形式,能较好地解决太阳能不稳定、不持续的弱点,有利于太阳能的大规模利用。
按照太阳能镜场的集热方式,太阳能热发电主要分为抛物槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电和碟式太阳能热发电,此外还可将太阳能热发电技术与常规能源集成,目前有太阳能燃煤互补电站和太阳能燃气互补电站。
太阳能光热发电技术是太阳能利用的重要方式,在未来有广阔的发展前景。
关键词:太阳能;光热发电;技术发展1.光热发电的工作原理太阳能光热发电的基本原理与常规火力发电相似,它主要利用大规模阵列镜面集聚太阳热能,通过换热装置加热产生蒸汽,然后驱动传统的汽轮发电机产生电能。
光热发电涉及光—热—电之间的转换,包括以下几个过程:光的捕获与转换过程、热量吸收与传递过程、热量储存与交换过程、热电转换过程。
相比光伏发电而言,太阳能光热发电技术不需要昂贵的晶硅光电转换工艺,同时具有较高的发电效率。
另外,利用相对成熟的热存储技术,可以存储部分热能,到了晚上,利用蓄热发电。
2.国内外太阳能光热发电产业现状西班牙 Andasol 槽式光热电站是欧洲第一个商业化光热发电站,由 3 个50MW 装机的项目组成,目前已经全部建成投运。
于 2011 年建成的全球首个20MW 塔式熔盐电站 Gemasolar 电站,首次实现了 24h 全天候发电,取得了很好的示范效果。
美国能源部 SunShot 计划对光热发电的研发目标是到 2020 年实现75% 的成本削减,将发电价格降至 6 美分 /(kW • h)甚至更低的水平,这个价格将使太阳能光热发电拥有与传统火电相竞争的能力。