气候变迁与能源研究院
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科研成果
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太阳能热气流发电系统
2020-07-02 10:55  

    太阳能作为一种典型的可再生能源具有分布广泛,取之不尽用之不竭,清洁无污染的优点,大力开发和利用太阳能成为国内外专家学者大力关注的热点。


    在众多太阳能利用方式中,太阳能热气流发电主要依靠由太阳能光和热产生的气流发电,可以大规模开发。该电站系统在发电过程中无需冷却水,不消耗任何燃料,也没有任何“三废”排放,对环境“零污染”,其耗材经久耐用、造价低廉,是未来太阳能利用最为绿色环保的有效方式,也是解决能源紧缺、环境污染及气候变化等世界性严重问题重要途径。
本研究所在原始太阳能热气流电站的基础上充分利用青岛的地理优势,设计了一种利用阳面坡地建造的斜坡倒流塔式太阳能热气流发系统。


    利用高层建筑的高度,设计了一种依托城市高层建筑物向阳墙面建造、将烟囱通道与集热棚合为一体的立式集热板太阳能热气流发电系统。它主要由内涂选择性吸收涂层的透明材料(称为集热板)依托高楼向阳墙面搭建而成,在集热板与高楼墙面之间形成的通道称为太阳能烟囱。空气在通道中吸收太阳辐射热能,温度升高,密度减小,借助烟囱的抽吸作用形成上升气流,将太阳热能转换成空气流动的动能,流道底部与外部环境之间就会形成压力差,外界较冷空气被推入系统,继续吸热上升,进而推动风力发电机发电。


    轴流式透平发电机组
    透平发电机是系统中的关键装置,它是三相交流同步发电机,利用电磁感应原理,将热气流的机械能变为电能输出。
    并网系统能够并行使用市电和太阳能热气流发电组件阵列作为本地交流负载的电源,降低了整个系统的负载缺点率,且并网系统可以对公用电网起到调峰作用。


研究内容
1、对太阳能热气流发电系统进行研究与结构设计。
2、研究系统内温度场及流场的分布规律,并在温压耦合作用下研究系统驱动机理。
3、研究沿程非稳态耦合自然对流的传热及流动特性。
4、研究立式集热板太阳能热气流电站系统的热动力学。
5、研究系统内的储能系统,改善装置和材料,强化能量传递。
6、系统添加蓄热层后内部空气的流动及传热特性的非稳态耦合数值模拟。
7、太阳能热气流发电系统的轴流式风力发电机组及控制系统的关键技术。

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