太阳能热发电作为集光热转换发电、大规模储热和常规交流同步发电特性于一身的清洁能源发电方式,在加快能源绿色低碳转型方面优势明显。太阳能热发电产业发展不仅关乎能源产业结构的深度变革,更关乎新质生产力的孕育与释放——通过风光热储一体化基地项目建设运行,从而促进可再生能源更大规模地接入电网;太阳能热发电领域系统级、设备级科技研发活动蓬勃开展;太阳能热发电技术进入规模化发展与跨界融合发展的新阶段。对于从事太阳能光热行业的高校教师和研究生来说,需从“追赶世界科技前沿”转变为“敢为天下先”,争做科研难题的“解题人”,为建设科技强国中谱写光热之歌。
实验室简介
太阳能塔式热发电系统虚拟仿真教学课程的目标是提升学生实践能力,为培养工程创新人才提供高能级实验教学平台,期望进一步提高学生综合应用数学、光学、传热学、工程热力学和控制等多学科知识的能力,以及分析和解决复杂问题的能力。要求学生能够将专业知识用于解决聚光镜场调控、吸热器能流密度分布、热功转换过程中的问题,能够针对复杂工程问题提出解决方案。培养学生对新型能源体系的认知素养,启发同学们思考未来新能源发展方向,培养勇于探索的创新精神,同时意识到“能源的饭碗必须端在自己手里”的战略意义,培养家国情怀和使命担当,主要体现如下:
知识目标:
(1)掌握镜场聚光工作原理及定日镜运行规律:学生通过调控仿真实验平台中的定日镜,观察不同位置单镜及全境场的聚光能流密度分布效果,理解定日镜机械转动方式、定日镜跟踪原理、吸热器表面能流分布等知识点,掌握塔式聚光吸热技术基本原理。
(2)掌握塔式热发电系统集热、储热和换热原理:学生结合熔盐和水工质能量传递和流体热物理特性等基础理论知识,在仿真平台为熔盐吸热器、蒸汽发生系统换热器中流体选择流程,掌握吸热器中熔盐入口朝向、蒸汽发生系统换热器中熔盐与水蒸气的流向及流道运行原理。
(3)掌握光热发电系统构成和关键设备工作原理:学生在仿真系统内可仔细观察并学习镜场、吸热器、储罐、再热器、过热器、蒸发器、汽轮机等关键设备在整个系统内发挥的作用,探究设备的具体构造,充分掌握光热发电系统的运行流程以及主要设备的工作原理。
能力目标:
(1)提升运用太阳能和光学知识设计定日镜场并进行追日控制的能力:学生通过太阳辐射工况自定义设计环节的探索,提升对光热电站聚光镜场的调节控制能力,定日镜场设计能力。培养学生的创新探索能力以及利用光学、热力学知识解决工程实际的能力。
(2)提升运用能源学科专业知识开展热力系统设计与监测维护的能力:提升学生原则性热力系统配置设计的能力,能够自主监测储换热设备运行状况,识别汽轮机变工况运行特征。培养学生将工程热力学、传热学、流体力学等课本知识与能源工程实际相结合的能力。
(3)提升运用多学科交叉的知识开展电站各系统协同设计与优化的能力:培养学生运用光学、机电控制、机械设计、热力学等学科的基本原理,分析电站各系统结构设计、电站各环节能量传递监测与优化、热质传递、能源转换和系统优化能力,启发学生从点到面,从部件到系统的全局扩展思维。
浙江大学可持续能源研究院成立于 2010年1月,以浙江大学能源清洁利用国家重点实验室为主要依托机构,致力于太阳能热发电与高效利用领域的研究工作,涵盖高温集热(空气、颗粒、超临界CO₂、熔盐等)、热化学与显热储热、高温工质换热(如颗粒与超临界CO₂等)、布雷顿循环(空气、超临界CO₂等)、斯特林循环,太阳能光子增强热电子发射(PETE)以及多能互补与余热梯级利用等。
浙江大学可持续能源研究院拥有青山湖能源研究基地太阳能热发电实验室,试验平台占地约1万平方米,定日镜面积2000平方米、吸热塔最大热功率可达1000千瓦,可用于高温集热、热化学储热、布雷顿循环、斯特林循环等先进技术的研究。