槽式太阳能发电系统的性能优化,本文是太阳能发电在职开题报告范文和太阳能发电和性能优化和性能优化研究类硕士学位毕业论文范文.
太阳能发电论文参考文献：
胡国进
（南昌师范学院,江西南昌 330032）
摘 要：太阳能的利用成为世界能源研究的主要方向之一,槽式太阳能发电储电是当前太阳能研究领域的热点,而槽式太阳能发电系统性能的优化和量产是科技转化的关键.
关键词：太阳能；发电；优化
能源在人类发展过程中起到关键作用,没有能源就没有人类.然而传统能源（如石油、煤）的污染问题一直困扰着人类,主要原因是感化能源使用后产生的污染严重影响环境,致使生态环境不断恶化,二氧化碳形成温室效应、二氧化硫形成酸雨,冰川溶化、海平面不断上升,洪涝灾害频发,部分岛屿消失等.
面对传统能源危机,人们将目光齐聚太阳能,太阳能非常广泛,地球上凡是有阳光照射的地方就有太阳能,太阳比地球寿命长,对人类而言太阳能就是永久可供使用的,太阳能非常清洁,没有污染,而且太阳台有的储量十分丰富,每年地球表面吸收的太阳能相当于129万亿t标准煤的能量.
1 太阳能的利用
当前,世界各国利用太阳能主要有三种形式,一是太阳能平板集热器,这是一种最普遍的太阳能装置,如太阳能热水装置用的就是平板集热器；二是太阳能电池,太阳能电池解决了太阳能的储能问题,近年来,太阳能电池效率大幅提高,产量成倍增长,成本不断下降,规模不断增大,太阳能电池技术已经很成熟,三是太阳能热发电,解决了储能与运能的问题.从而在根本上解决了太阳能的利用问题.太阳能发电主要有槽式、塔、碟式三种,原理都是利用太阳能辐射能转化为热能,利用工质做功热能转化为电能.
太阳能利用中存在的缺点是具有分散性,即时性,太阳照射因时间、经纬度、海拔等因素的不同,到达地面光强差别明显,表现为太阳能的不稳定性,这是太阳能利用必须考虑的第一要素,如何提高各个阶段的效率,成为使用太阳能发电的关键技术,下面仅就提高太阳能发电效率进行分析.
2 太阳能发电技术
传热是由于存在温差而引起的热量传递,热量就会从高温物体传递给低温物体,或者从特体的高温部分传递给低温部分,热传递现象非常普遍,主要形式有导热、对流、辐射.太阳能主要是辐射传热.美国和几个欧洲发达国家合作,1981年研制出了总功率500kWr槽式抛物面太阳能集热器并投入运行,实出了槽式太阳能热发电的商业化.
槽式抛物面集热发电中的最核心部件是集热器,对集热器的研究一直是专家们研究的热点和难点,研究主要围绕如何提高集热器的热效率,减少在集热及热转换过程中的能理损耗,提高 材料的传导及反射性能、提高抛物面反射镜接受太阳光照射的效率.太阳光照射,通过建立槽式聚光抛物面系统模型,如图1,模型由反射镜、集热管和支撑架构成,反射镜的作用是将直射的阳光调整方向后聚焦,集热电功管的作用是将反射的阳光辐射能量吸收,支撑架的作用是支持系统的各个部门稳定工作.可以计算系统的热效率,寻找减少热损失的途径,以提高吸热效率及提高发电效率.
3 槽式太阳能发电系统的优化
集热器抛物面是反射镜涂有反光材料的抛物状玻璃镜面,作用是反射太阳辐射热能至集热管,反射的太阳辐射光强越强,集热器吸收的热能则越多,发电的效率也越高.如何提高反射效率成为提高槽式太阳能发电效率的关键因素,我们从槽式太阳能发电装置不难看出,反射镜安装好后,反射的面积是一个固定的要素,不会对反射效率产生影响,反射材料使用后也是一个固定的因素,材料的反射性能是一定的,要提高反射效率的途径只有接受阳光照射的强度,虽然太阳光某一瞬时光强是一定的,但反射到集热器上的光才是有效光,为此只有提高瞬时阳光反射到集热器的有效光源,才能提高发电效率.
在槽式太阳能发电装置中,太阳光经反射镜反射到集热管卡,在集热管处集焦,太阳光沿一定的角度汇聚到集热管,光学系统中对太阳光的集焦有一定的要求,这是由系统本身决定的.槽式太阳能集热器的反光镜的太阳成像原理如图2.吸收各个方向上的太阳光辐射线,将高能量、高密度的太阳辐射能提供给热管内工质,使工质温度升高后做功.
太阳辐射经过反射镜反射到集热管的过程叫反射阶段.聚光比的大小能直接反映抛物面反射镜汇聚太阳辐射能力的强弱,聚光比是指吸收器上汇聚的太阳辐射的能量密度与反射镜开口处的能量密度之比,可用抛物面反射镜开口面积与吸收管表面积之比来近似反映抛物面反射面汇聚太阳辐射强度的能力,称为几何聚光比.聚光比越大,集热器聚光能力就越强,介质达到的温度就越高.
将照射区域分为四个部分,一是阳光遮蔽区,吸热管对太阳光的遮蔽,局部热流密度突然下降的区域；二是热流密度递增区,由于把反射光的增加同,局部热流密度随圆周角的增大而增大,在附近达到最大的区域；三是热流密度衰减区,反射光减少,局部热流密度迅速降低,四是阳光直射区,没有反射光照射到吸热管上,仅是太阳光的直射对其产生作用.（下转第57页）
建立槽式太阳能集热系统的聚光模型,采用软件对槽式太阳集热器的聚光特性进行研究,并通过模型对比验证,证实了模型的有效性.在此基础上,分析集热器几何聚光比及边缘角对槽式太阳能集热器聚光特性的影响规律,随着几何聚光比的增加,吸热管表面局部热流密度的最大值随之增加,整体分布变化不大,只是吸热管的遮蔽效应减弱,递增区的跨度也逐渐降低,随着边缘角的减小,吸热管热流密度极大值增加.
对影响槽式太阳能抛物面集热器热效率一系列因素的分析,如果想要提高集热器热效率,可以从以下几个方面来改进,即可以通过提高抛物面反射镜反射率、改变流体的平均流速、流体出口温度、集热管的初始温度等方法来获得更高的集热器热效率,还可以设计出集热管的最优长度；还可以通过旋转反光镜,以延长光源垂直照射的时间,提高反射光光源的执效率,从而提高发电效率.通过研究和实践不断提高集热器的热效率,以提高系统的发电效率,从而降低太阳能发电的成本,提高市场竞争力,从而让清洁能源更好、更快、更实惠的让市场接受.
参考文献
[1] 穆振海.基于FPGA的智能温度采集控制器[J].微计算机息,2008,24（2）：225-226,243.
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