中國(guó)科學(xué)院電工研究所徐二樹(shù)研究員向與會(huì)人員介紹《大規(guī)模太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)集成及調(diào)控策略》近兩年的研究進(jìn)展情況：
①完成光－熱－功能量轉(zhuǎn)化微型實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)方案。在研究光熱轉(zhuǎn)換、熱功轉(zhuǎn)換的內(nèi)在作用規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了光－熱－功能量轉(zhuǎn)化微型實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，建立了光熱轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)裝置，初步開(kāi)展了15kW槽式集熱器光－熱轉(zhuǎn)化的熱力性能實(shí)驗(yàn)，并考察了太陽(yáng)輻照強(qiáng)度對(duì)槽式真空集熱管集熱效率的影響。
②建立聚光島性能測(cè)試的理論方法和測(cè)試平臺(tái)。在分析聚光島、吸熱島、熱能島能量聚集、傳輸和轉(zhuǎn)換機(jī)理的基礎(chǔ)上，針對(duì)聚光島、吸熱島、熱能島特點(diǎn)，提出了聚光島、吸熱島、熱能島性能測(cè)試方案。聚光島主要以定日鏡聚光形成光斑的能流密度、定日鏡跟蹤精度性能為核心，建立了相應(yīng)的測(cè)試?yán)碚摵鸵岳什?、CCD相機(jī)構(gòu)成的測(cè)試平臺(tái)。
③在定日鏡跟蹤精度研究方面，開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證了一種帶鏡面偏心距及其它固定幾何誤差定日鏡的準(zhǔn)確方位-俯仰跟蹤公式。此外，以延慶八達(dá)嶺實(shí)驗(yàn)基地為平臺(tái)，建立了塔式實(shí)驗(yàn)電站，為儲(chǔ)熱、熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程的性能測(cè)試奠定了基礎(chǔ)。
④建立塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)聚光島、吸熱島的動(dòng)態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型。太陽(yáng)能熱發(fā)電是多物理過(guò)程、非穩(wěn)態(tài)、強(qiáng)非線性耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，針對(duì)太陽(yáng)能變化的間歇性、不穩(wěn)定性特點(diǎn)，根據(jù)太陽(yáng)與地球位置變化基本規(guī)律，依據(jù)經(jīng)典的太陽(yáng)直射輻射模型，建立了模擬太陽(yáng)能輻照的數(shù)學(xué)模型算法；利用非光線成像原理，深入研究了太陽(yáng)能塔式電站定日鏡鏡面面型和反射光斑位置、形狀隨時(shí)間變化規(guī)律，建立了塔式電站定日鏡的通用仿真數(shù)學(xué)模型；基于非成像光學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)和流體力學(xué)的基本原理，根據(jù)八達(dá)嶺1MW塔式電站吸熱器、蓄熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，采用模塊化的建模方法，建立了八達(dá)嶺塔式電站腔式吸熱器、和雙級(jí)蓄熱系統(tǒng)的全工況仿真數(shù)學(xué)模型；分析太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的量流結(jié)構(gòu)，研究太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)在作用規(guī)律。
⑤開(kāi)發(fā)腔式吸熱器熱性能評(píng)價(jià)模型，并對(duì)塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站系統(tǒng)進(jìn)行能量分析和火用分析。在分析聚光島、吸熱島、熱能島能量聚集、傳輸和轉(zhuǎn)換機(jī)理的基礎(chǔ)上，針對(duì)聚光島、吸熱此外，在吸熱島、熱能島方面，依據(jù)成熟的熱力學(xué)、傳熱學(xué)理論，建立了腔式吸熱器的熱性能評(píng)價(jià)模型，并基于此模型對(duì)塔式電站各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了基于熱力學(xué)第一定律和第二定律的能量分析。
⑥針對(duì)新型二級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)仿真模型，研究其內(nèi)在工作機(jī)理。開(kāi)發(fā)了基于能量守恒的動(dòng)態(tài)仿真模型，并應(yīng)用此模型對(duì)混凝土-蒸汽蓄熱器二級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的放熱過(guò)程進(jìn)行了模擬研究。研究中重點(diǎn)分析了放熱過(guò)程中蒸汽蓄熱器的蒸汽發(fā)生量、發(fā)生溫度和壓力等的變化規(guī)律。并考察了混凝土模塊的放熱特點(diǎn)和放熱機(jī)理。研究表明此低成本的混凝土—蒸汽蓄熱器二級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)能夠有效的應(yīng)用在以水蒸氣為吸熱工質(zhì)的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中。
⑦分析太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的量流結(jié)構(gòu)，研究太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)在作用規(guī)律。在掌握對(duì)現(xiàn)有塔式電站流程基礎(chǔ)上，以布雷頓熱力循環(huán)、朗肯循環(huán)為核心，從太陽(yáng)能聚光、蓄熱、熱功轉(zhuǎn)換三個(gè)主要能量轉(zhuǎn)化過(guò)程為研究對(duì)象，采用序貫?zāi)K，對(duì)西班牙PS10，美國(guó)SOLARONE,SOLARTWO,和德國(guó)SOLARGATE進(jìn)行了熱力性能模擬。結(jié)果基本與文獻(xiàn)相符。分析中，將能的品位分析方法引入太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)集成研究。通過(guò)聚光、集熱、熱-功轉(zhuǎn)化的能量品位變化，找到發(fā)生不可逆損失的根源，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能熱發(fā)電效率提高的突破口。⑧研究光熱轉(zhuǎn)化、熱量傳輸、熱量蓄存及熱功能量轉(zhuǎn)換匹配機(jī)制。分析太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的量流結(jié)構(gòu)，研究太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)在作用規(guī)律，以八達(dá)嶺塔式電站為對(duì)象，在建立太陽(yáng)輻射、定日鏡、吸熱器、蓄熱系統(tǒng)模型、汽輪發(fā)電機(jī)組模型的基礎(chǔ)上，利用熱力系統(tǒng)流體網(wǎng)絡(luò)模型、進(jìn)行了光熱轉(zhuǎn)化、熱量傳輸、熱量蓄存及熱功能量轉(zhuǎn)換耦合，初步建立了八達(dá)嶺塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)全工況動(dòng)態(tài)仿真模型，利用STAR-90仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)太陽(yáng)能熱發(fā)電仿真機(jī)?；谘芯糠治觯菊n題提出了幾種新型的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)。
課題今后研究重點(diǎn)為：掌握更深入的調(diào)控和集成技術(shù)；建立MW級(jí)熱功率熔融鹽吸熱-儲(chǔ)熱-蒸汽發(fā)生綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，掌握熔融鹽電站系統(tǒng)集成及調(diào)控技術(shù)。
