点亮光热,接续奋斗!6位优秀论文作者获颁“德芳太阳能热利用奖学金”

时间:2021-10-10 09:27来源:国家光热联盟
  每一份热情都不曾被辜负。为鼓励研究和技术创新,由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国工程热物理学会、中国可再生能源学会、中国电机工程学会、全国太阳能光热发电标准化技术委员会共同主办的“2021中国太阳能热发电大会”上,经过自愿参评和专家评审,共评选出6篇“2021中国太阳能热发电大会优秀论文”。特将论文摘要整理如下,以供参考。
图:2021中国太阳能热发电大会优秀论文获奖名单
图:中国科学技术大学季杰教授和中国可再生能源学会副理事长李宝山为获奖论文作者颁发了证书以及500元奖金,奖金由甘肃自然能源研究所王德芳研究员在太阳能光热联盟设立的“德芳太阳能热利用奖学金”资助
 
  论文题目:超临界二氧化碳太阳能热发电系统动态仿真与控制策略研究
胡峰,中科院电工所
  摘要:为提高太阳能热发电系统效率,降低成本,超临界二氧化碳(S-CO₂)太阳能热发电新能源技术正成为研究热点。本研究分析了超临界二氧化碳太阳能热发电系统的基本热力学特性,优化了系统关键参数并进行了系统动态仿真研究。
  结果表明,当发电功率降低到设计值的76.3%时,循环效率降低到设计值的97.7%;与100%负荷运行相比,系统效率在75%负荷运行时降低3.1%,在50%负荷运行时降低9.5%;采用极值搜索控制可使系统在夏至日和冬至日发电量分别提高2.1%和1.6%。通过研究S-CO₂布雷顿循环与太阳能塔式电站集成的基本科学问题,将最终有助于零碳情景的实现。论文最后也提出了促进清洁能源技术创新的建议。
  论文题目:基于季节性积尘的点聚焦菲涅尔HCPVT系统热-电-㶲输出性能
赵宁,内蒙古工业大学
  摘要:聚光器镜面积尘会导致高倍聚光光伏光热(HCPVT)系统性能显著下降。本文通过灰尘自然沉积试验,研究了季节性积尘对装配有菲涅耳透镜及砷化镓电池的HCPVT输出性能的影响。分析了不同积尘程度下系统的热电性能和㶲性能的变化,确定了积尘密度对相对总效率的影响。结果表明:平均积尘密度增加1g/m²,菲涅尔透镜透射率下降2.73%,热效率和电效率分别降低7.58%和1.74%;全天候运行系统温升下降2.31%,㶲损失达17.32%。
  模型拟合和计算表明,当积尘浓度为8.813g/m²时,全天候功率输出相比清洁状态下降最大为5.27kW。该研究结果可为季节性积尘对HCPVT系统输出性能的影响机理研究提供参考。
  论文题目:奥氏体不锈钢在四元硝酸盐中的高温动态腐蚀行为

马丽娜,北京工业大学
  摘要:熔融盐已成为太阳能光热发电比较有前景的传热蓄热流体,但高温工况会导致与其接触的合金产生腐蚀问题。为探究本实验室配制的新型混合低熔点熔融四元硝酸盐与太阳能光热发电系统中不锈钢合金的相容性,在搭建的动态腐蚀试验台进行实验条件为565℃,流速分别为0.6m/s、1.3m/s和2m/s下1000小时304 (06Cr19Ni10)不锈钢的动态腐蚀试验。
  实验结果表明:三种流速下304不锈钢均发生了氧化腐蚀。腐蚀失重随腐蚀时间的增加均呈现增加的趋势,变化规律接近线性关系。同时,流速的变化会对腐蚀产生影响。而流速的增加对试片表面生成的腐蚀产物类型没有影响。
  论文题目:管壳式相变储热器传热特性的数值研究

韩涛,西安交通大学
  摘要:本文通过焓-孔隙法建立数值模型,研究了填充石蜡RT50的管壳式储热器传热特性,并分析了储热器安装形式、不同管径和管外肋片结构对相变储热过程的影响规律。
  结果表明,立式储热器在管径较大(相变材料区域厚度较薄时)熔化速度比卧式储热器快,而在管径较小时(相变材料区域较厚时)熔化速度比卧式慢。卧式储热器相变材料熔化过程的初始时间段和末尾时间段热传导占主导地位,而中间时间段自然对流换热占主导地位,且熔化速度主要由自然对流换热决定。此外,管外侧安装肋片能够显著提高传热系数,缩短熔化时间。相较于无肋片管道,卧式储热器采用环肋管道可缩短熔化时间31.6%,采用直肋管道可缩短熔化时间达42.1%。直肋比环肋具有更好的效果,主要原因为直肋能够强化熔化过程中的自然对流。
  论文题目:基于场协同原理的微通道熔盐换热器传热强化

张传智,华北电力大学
  摘要:微通道换热器具有换热性能好、结构紧凑的特点,已逐渐被用于太阳能热发电领域。熔盐是高效的高温传热蓄热工质,但在微通道换热器中,熔盐侧的流动换热性能较差。为解决上述问题,本文采用场协同原理对翼型微通道熔盐换热器进行强化,设计了一种新型水滴形微通道熔盐换热器,并对其进行了数值分析。文中以60%硝酸钠和40%硝酸钾混合而成的二元硝酸盐(solar salt)作为热侧流体,计算出其场协同角分布,分析了入口流速和入口温度对其场协同性的影响,并对场协同性差的位置进行强化。
  结果表明,在入口流量在0.005~0.013kg/s(Re=2810~7307)范围内,场协同性随着入口流量和入口温度的增加而变差。强化后的换热器其热侧场协同角下降了约3.73°,综合换热性能(PEC)提升了2.25%。
  论文题目:基于“双碳”目标的光热电站调峰能力规划研究

孙骁强,国网西北分部(本届大会唯一一位非研究生获奖论文)
  摘要:由于新能源的随机波动性强、资源持久性弱以及预测难度大等特点,以新能源为主体的新型电力系统仍将面临经济、安全和环境三方面矛盾,要重点解决新能源大规模并网后的安全运行、系统调峰、供电平衡等突出问题。鉴于此,本文从高比例新能源电力系统运行实际出发,提出了将光热电站作为基础性电源的规划研究方法。
  在电网稳定方面:光热机组作为旋转惯量电源,可提高交流电网频率稳定性;作为电压支撑电源,可有效抑制新能源暂态过电压;作为同步发电机电源,可提高交流电网功角稳定性。
  在系统调峰方面:考虑新能源消纳目标,结合风电、光伏的保证容量及有效容量,创新性提出了以新能源为主体的新型电力系统的等效最小负荷率及等效平均负荷率等调峰电源通用调节指标,以此为基础首次从系统整体角度对光热电站的调峰要求进行了计算分析,提出了熔盐罐、集热器、镜场等的合理配置标准,从而提升系统整体调峰能力。
  在供电平衡方面:新型电力系统将面临日内、多日、季节性电力电量不均衡不平衡问题。结合新能源资源特点,本文提出光热电站应按照一定保证率下的保证等效小时数来顶峰运行等设计理念,首次提出光热电站增加应急燃气锅炉可完全替代火电的技术方案,明确了替代比例的计算方法,针对资源变化导致的电量缺口提出了应急备用等整体解决方案,从而解决季节性缺电或极端天气下的平衡问题,以少时少量低碳带动大规模可再生能源更好地发展,更好的支持新型电力系统的建设。
  非学无以广才,非志无以成学。荣誉的背后,是他们用汗水诠释青春的模样,用创新赢得未来的荣光。习近平总书记说过,每一代青年都有自己的际遇和机缘,都要在自己所处的时代条件下谋划人生,创造历史。这些从事太阳能热利用的年轻人,在书本中钻研,于实践中创新,发出属于新时代太阳能光热声音。他们是光热路上无悔的追梦人,同时也祝愿他们在未来的学习生活中能够取得更加优异的成绩,用飞扬的青春书谱写更加华丽的乐章!一路追光,用光热绘就理想新坐标!
  中国太阳能热发电大会由2007年发起主办的“太阳能热发电技术三亚国际论坛”更名而来,目前已发展成为我国太阳能热发电领域最具权威性和影响力的太阳能科技盛会。中国科学院徐建中院士表示:大会所产生的影响力对我国乃至世界太阳能热发电技术和产业的发展都起到了巨大推动作用。大会“以科技创新推动太阳能热发电产业化发展”为主题,解析产业发展中面临的关键科学技术问题,探讨发展路径并找准发力点和突破口,在社会各界凝聚更广泛共识,助推太阳能光热行业健康可持续发展。

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