24 吸热器表面能流密度计算书Word格式文档下载.docx
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最热月平均气温
28.9
7月
最冷月平均气温
-11.6
1月
极端最高气温
45.1
2004.7.18
极端最低气温
-33.9
1984.12.25
最大日较差
28.0
1960.8.28
平均水汽压
4.5
最大水汽压
26.7
1964.7.28
最小水汽压
0.0
平均相对湿度
%
33
最小相对湿度
年平均降水量
mm
18.7
最大一日降水量
22.8
1995.8.15
年平均蒸发量
4287.2
平均风速
m/s
4.3
最大风速及风向
28/NW(定时2min)
1971.5.29
最大积雪深度
cm
12
2次
最大冻土深度
133
1967.2.4、6
最多冻融循环次数
times
52
平均大风日数
d
90.0
最多大风日数
134
1969年
平均雷暴日数
4.6
最多雷暴日数
10
1968、1971、1978年
平均冰雹日数
最多冰雹日数
1
2003年
平均沙尘暴日数
17.3
最多沙尘暴日数
54
1974年
表1.3-2哈密地区风频率累积统计结果(10m高度10min风速平均值)
低
高
频率(%)
累积频率
3.09
2
7.61
10.70
3
11.56
22.26
4
13.96
36.22
5
15.51
51.72
6
15.16
66.89
7
9.49
76.37
8
5.25
81.62
9
3.54
85.16
2.75
87.91
11
2.10
90.01
1.94
91.95
13
1.60
93.55
14
1.49
95.05
15
1.29
96.34
16
1.04
97.37
17
0.89
98.27
18
0.62
98.89
19
0.49
99.38
20
0.27
99.65
21
0.16
99.81
22
0.11
99.91
23
0.06
99.97
24
0.02
100.00
25
0.01
1.4资源状况
根据典型年气象数据分析,本项目所在地的年均法向直接辐射量为2015kWh/m2。
1.5总体设计说明
1)采用2.17平方米的小定日镜,宽度为2.03米,高度为1.07米。
本项目总计定日镜数量为331,228面,镜场总采光面积为719460.3388平方米;
2)吸热塔高度(吸热器光学集合中心距离地面高度)为200米;
3)设计点采用夏至日真太阳时正午12小时,此时的DNI值按900W/m2;
4)汽轮发电机组容量为50MW;
5)汽轮发电机组额定工况下热电效率为43%;
6)对应的环境温度为19℃;
7)空冷凝汽器背压为8.5kPa;
8)储换热系统在工作阶段散热损失相关效率为99%,停运阶段效率为98%;
9)综合效率当按不同运行模式持续时间综合求取;
10)储热容量为上述汽轮机出力及效率对应满发12小时,即1430MWh;
11)聚光集热系统能够满足电站年发电不低于1.983亿度,相当于折合等效发电利用小时数3967h;
12)汽轮发电机的运行模式不受电网调度限制;
13)在不考虑聚光集热系统年可靠率的前提下,并考虑其他投标方范围之外的系统年可靠率为0.97的前提下计算得到的数据。
二.设计点及设计原则
2.1设计点
1)夏至日真太阳时正午12时,此时的DNI值按900W/m2;
2)能见度按照30km考虑;
3)反射率按照93.5%考虑;
4)镜场清洁度按照97%考虑;
5)吸热面板的吸热率按95%考虑;
6)光学效率采用典型年对应的夏至日正太阳时正午12时对应的光学效率。
2.2设计原则
1)优化镜场布置以获得最大全年输出能量;
2)在设计镜场布置时考虑吸热器上的能流分布,避免吸热器的部分区域过热;
3)满足相关的储热容量要求和发电量要求;
4)在要求的功率下同时优化镜场布置和吸热器尺寸;
5)在设计镜场和吸热器时遵守最大能流均匀性和最小吸热面积的原则。
三.计算方法概要
3.1目标点选择方法
目标点选择方法原则:
(1)
其中公式
(1)中,
π1为吸热器的中心线剖面;
π2为包含吸热器面和计算的定日镜的平面;
π3为包含定日镜和吸热塔的平面;
θ为控制溢出损失的角度;
f为控制溢出损失角度的方程。
同时,需要优化目标点的位置,考虑目标点到待命点的运动路径和“散焦时间”。
图3.1-1目标点选择示意图
3.2能流密度计算
依据蒙特卡洛光迹跟踪法,通过计算出追迹光线和区域的交点数量,计算太阳入射能流密度计算公式如下:
(2)
其中公式
(2)中,
为区域表面积;
为没根光线所带的能量大小。
图3.2-1定日镜在吸热器表面的成像(理论)
四.设计输入
2)TMY典型年气象数据;
3)镜场跟踪精度≤1.5mrad,光束质量误差≤1.3mrad,总误差≤3.8mrad;
4)夏至日真太阳时正午12时,此时的DNI值按900W/m2;
5)能见度按照30km考虑;
6)反射率按照93.5%考虑;
7)镜场清洁度按照97%考虑;
8)光学效率采用典型年对应的夏至日正太阳时正午12时对应的光学效率;
9)吸热器塔高200米;
10)吸热面板的吸热率为94%;
11)吸热器吸热板数量为16块,外置圆形型式,熔盐介质。
五.能流密度优化及计算
5.1优化与计算
能流密度计算优化因子包括:
1)最大能流均匀性和最小吸热面积;
2)吸热器尺寸;
3)吸热器的热损;
4)镜场的溢出效率;
5)峰值能流密度;
6)平均能流密度;
7)目标点以及运动路径;
8)镜场在吸热器上的能流控制精度;
9)吸热器的宽度以及运输、安装造价;
10)吸热器的高度以及对应的热损;
11)吸热器尺寸与熔盐流程对应的造价;
12)其他必要的优化项目。
5.2计算结果
吸热器的总吸收能量为437.2MW;
吸热器的额定功率为385MW;
表5.2-1吸热器基本计算表
面板
高度(m)
17.0
宽度(m)
3.0
表面积(m2)
51.0
最大能流密度(kW/m²
)
922
978
1029
1056
1055
1023
989
910
平均能流密度
(kW/m²
567
609
644
661
659
610
563
能量(MW)
31.1
32.8
33.7
33.6
28.7
839
769
703
665
712
759
845
516
466
424
401
402
425
465
515
26.3
23.8
21.6
20.5
21.7
23.7
图5.3-1吸热器能流密度图及能量值
(1-4号面板)
(5-8号面板)
(9-12号面板)
(13-16号面板)
图5.3-2吸热面板能流密度图(W
N
E
S
W方向编号,0.2m分辨率)
六.模型不确定分析
图6-1能流密度监测与eSolar能流密度分析的误差对比图
图6-2吸热器能量监测与分析的误差对比图
图6-1和图6-2为能流密度分析软件计算的不确定性分析,由此看出模型的计算精度的较高准确性,平均误差范围在0.3%之内。
七.总结
本计算书主要提供了能流密度概要的计算方法,吸热器的总吸收能量为437.2MW;
吸热器的额定功率为385MW。
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