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太阳能热发电是太阳能利用的重要研究方向,由于具有蓄热系统使得太阳能热发电的电力品质优于其他可再生能源发电形式,发展前景广阔。本文针对我国首座MWe级太阳能塔式热发电实验电站的蓄热系统,对以导热油和高压水作为蓄热介质的两级蓄热系统进行了数值模拟,并在STAR-90仿真平台上进行了运行特性仿真。
从质量守恒、能量平衡和理想气体状态方程出发,采用数值模拟方法对塔式太阳能热发电站两级蓄热系统在设计工况下的充、放热运行特性进行了计算和分析,结果表明该蓄热系统正常运行时,高温导热油蓄热单元中氮气压力随导热油温度变化波动不大,不需要补气与排气;蒸汽蓄热器放热过程中蒸汽压力变化方式直接影响蓄热系统释放的蒸汽流量,当蒸汽压力随时间按指数函数变化时其放出蒸汽流量随时间变化规律呈先增大后减小趋势,而当蒸汽压力随时间按线性函数递减时其放出蒸汽流量随时间变化呈单调递增;蒸汽蓄热器经充热、放热循环后其内水工质逐渐减少,蒸汽吸热器需要定期补水。
开发了STAR-90仿真平台使用的两级蓄热系统各单元的仿真模型,用C语言程序进行编写,在STAR-90仿真平台搭建了两级蓄热系统的模型图页,实现了油系统启动过程仿真,并对蓄热系统设定的初始状态条件下的充热和放热过程进行了仿真运行,得到系统各模块的参数变化规律,比较了不同放热工况下的发电量及发电效率,仿真在提高效率、确保安全运行方面为系统的实际运行提供参考和指导。