一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，包括：1)传热流体流量稳定状态后开始测试；2)连续测量所需参数；3)试验期间对定日镜镜面反射率进行两次测量；4)计算得到试验状态的热物性，或对传热流体进行随机取样后送授权实验室分析获得物性参数；5)计算集热系统热功率；6)计算集热系统热效率；7)热功率结果的不确定度分析；8)热效率结果的不确定度分析；9)汇总处理试验数据，得到试验结果并将其与性能模型输出值进行比较，判定是否达到设计性能。本发明专利技术通过具体的各项试验步骤，基于性能试验的基本要求和流程，能够方便并准确地完成集热系统性能试验，有利于塔式光热发电站的性能评估、分析及验收。

【技术实现步骤摘要】
一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法
本专利技术属于塔式太阳能光热发电
，具体涉及一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法。
技术介绍
太阳能热发电技术具有可储能、可调峰、可实现连续稳定发电的优点，是理想的可再生能源发电形式。近年来，我国太阳能热发电产业发展迅速，在商业化的光热发电站中，塔式太阳能光热发电站是极其重要的一种类型。塔式光热电站利用优化排布的定日镜将太阳辐射聚集到吸收塔顶部的吸热器进行点聚焦，加热吸热器内的传热流体。传热流体被加热至一定温度后再通过蒸汽发生器将热量传递给水工质，从而提供蒸汽驱动汽轮发电机组做功发电。同时一部分传热流体的热量通过储热系统储存起来，以满足夜间或光资源不足条件下的正常发电的需求。由于我国的大规模太阳能热发电技术起步较晚，尤其对于塔式光热发电站，目前已投运的商业电站极少，国内还未形成完整的技术体系，对其中作为核心的集热系统，都缺乏调试及性能试验的技术经验，而目前国际国内均未有明确的性能试验标准可依照执行，塔式太阳能光热发电站集热系统的性能试验方法尚存在空白需要填补。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有塔式太阳能光热发电站，提出种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，以便于通过试验准确地获得集热系统的性能指标。本专利技术的上述专利技术目的是通过如下的技术方案来实现的：一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，包括以下步骤：1)传热流体流量设置到预定值并达到稳定状态后开始测试；2)测试开始后，连续测量吸热器进出口温度、压力、流量，太阳法向直射辐照度、干球温度、相对湿度、风速和风向参数；3)试验期间对定日镜镜面反射率进行两次测量；4)采用供应商所提供的传热流体热物性参数表计算得到试验状态的热物性，或对传热流体进行随机取样后送授权实验室分析获得物性参数；取样过程遵循ASTMD4057中描述的方法获取性能试验期间系统中传热流体的代表性样品；5)计算集热系统热功率；6)计算集热系统热效率；7)给出热功率结果的不确定度分析；8)给出热效率结果的不确定度分析；9)汇总处理试验数据，得到试验结果并将其与性能模型输出值进行比较，判定是否达到设计性能。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤1)中传热流体为熔盐。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤1)前还设有步骤0)试验前准备，试验前准备工作包括：①对所有参与试验的仪表仪器进行检定或校准；②确定太阳辐射、气象条件满足试验规定的要求；③整个集热系统能正常运转并满足试验要求；④集热系统所有设备运行在设备供应商规定的压力、温度、流量限值范围内；⑤所有定日镜的反射镜镜面均保持正常的清洁度，试验前完成一次定日镜的全面清洗；⑥定日镜跟踪准确度满足要求。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤0)试验前准备还包括试验前稳定条件：集热系统试验前，光热发电站连续正常运行3d以上，开始试验前，集热场稳态运行时间在30～45min，不得少于30min；试验时间在真太阳时9:00-16:00之间，当地法向直射辐照度不小于500W/m2，最大风速不大于集热场设计运行风速，且不大于13m/s。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤2)各测量参数的数据采集时间间隔为：性能试验持续时间不少于15min，不超过30min；传热流体流量、传热流体温度、法向直接辐射辐照度参数测量时间间隔不大于10s，其他参数测量时间间隔不大于1min。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤5)集热系统热功率计算过程为：集热系统的热功率输出是由吸热器内传热流体焓值的变化计算得出，通过吸热器进/出口的测量数据，热功率由下面的方程得出：式中：Pmeasured——集热系统热功率；——传热流体质量流量；Δhrec——传热流体从吸热器进口至出口的焓升；——传热流体的平均比热；Trec,in——吸热器进口传热流体平均温度；Trec,out——吸热器出口传热流体平均温度。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤6)集热系统热效率计算过程为：基于太阳法向直接辐射辐照度DNI测量数据的集热系统热效率由下面的方程计算得出：式中：ηmeasured——集热系统热效率；Pmeasured——集热系统热功率；DNI——法向直接辐射辐照度测量平均值；Aaperture——试验期间处于跟踪模式下的定日镜采光口面积。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤7)集热系统热功率结果不确定度分析计算过程为：总不确定度由下面的计算公式得出：uR＝[(bR)2+(SR)2]1/2(3)其中系统不确定度的计算公式如下：随机不确定度的计算公式如下：本专利技术进一步的改进在于，所述步骤8)集热系统热功率结果不确定度分析计算过程为：总不确定度由下面的计算公式得出：uR＝[(bR)2+(SR)2]1/2(6)其中系统不确定度的计算公式如下：随机不确定度的计算公式如下：本专利技术至少具有如下有益的技术效果：本专利技术通过执行试验步骤(1)～(9)能够完成一次完整的集热系统性能试验，得到所有测量数据后进行数据汇总、处理及计算，可以获得当前集热系统的实际性能，以实现掌握集热系统性能的目的，有利于塔式太阳能光热发电站整体的性能验收、电站的稳定高效运行，同时测试后的性能分析更加能够帮助集热系统供应商准确找出性能短板，以利于系统后续的改进。进一步，本专利技术通过计算公式(1)～(8)能够对所测得的数据进行计算，从而得出集热系统热功率、热效率、热功率不确定度、热效率不确定度的结果，进而准确判定集热系统性能，得到最终的试验结果。附图说明图1为本专利技术中各测量点的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步地详细说明。本专利技术公开了一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，包括以下步骤：0)试验前准备；1)传热流体(熔盐或其他)流量设置到预定值并达到稳定状态后开始测试；2)测试开始后，连续测量吸热器进出口温度、压力、流量，太阳法向直射辐照度、干球温度、相对湿度、风速、风向参数；3)试验期间对定日镜镜面反射率进行两次测量；4)采用供应商所提供的传热流体热物性参数表计算得到试验状态的热物性，或对传热流体进行随机取样后送授权实验室分析获得物性参数。取样过程应遵循ASTMD4057中描述的方法获取性能试验期间系统中传热流体的代表性样品；5)计算集热系统热功率；6)计算集热系统热效率；7)给出热功率结果的不确定度分析；8)给出热效率结果的不确定度分析；9)汇总处理试验数据，得到试验结果并将其与性能模型输出值进行比较，判定是否达到设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)传热流体流量设置到预定值并达到稳定状态后开始测试；/n2)测试开始后，连续测量吸热器进出口温度、压力、流量，太阳法向直射辐照度、干球温度、相对湿度、风速和风向参数；/n3)试验期间对定日镜镜面反射率进行两次测量；/n4)采用供应商所提供的传热流体热物性参数表计算得到试验状态的热物性，或对传热流体进行随机取样后送授权实验室分析获得物性参数；取样过程遵循ASTM D 4057中描述的方法获取性能试验期间系统中传热流体的代表性样品；/n5)计算集热系统热功率；/n6)计算集热系统热效率；/n7)给出热功率结果的不确定度分析；/n8)给出热效率结果的不确定度分析；/n9)汇总处理试验数据，得到试验结果并将其与性能模型输出值进行比较，判定是否达到设计性能。/n

【技术特征摘要】
1.一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)传热流体流量设置到预定值并达到稳定状态后开始测试；
2)测试开始后，连续测量吸热器进出口温度、压力、流量，太阳法向直射辐照度、干球温度、相对湿度、风速和风向参数；
3)试验期间对定日镜镜面反射率进行两次测量；
4)采用供应商所提供的传热流体热物性参数表计算得到试验状态的热物性，或对传热流体进行随机取样后送授权实验室分析获得物性参数；取样过程遵循ASTMD4057中描述的方法获取性能试验期间系统中传热流体的代表性样品；
5)计算集热系统热功率；
6)计算集热系统热效率；
7)给出热功率结果的不确定度分析；
8)给出热效率结果的不确定度分析；
9)汇总处理试验数据，得到试验结果并将其与性能模型输出值进行比较，判定是否达到设计性能。


2.根据权利要求1所述的一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，其特征在于，所述步骤1)中传热流体为熔盐。


3.根据权利要求1所述的一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，其特征在于，所述步骤1)前还设有步骤0)试验前准备，试验前准备工作包括：
①对所有参与试验的仪表仪器进行检定或校准；
②确定太阳辐射、气象条件满足试验规定的要求；
③整个集热系统能正常运转并满足试验要求；
④集热系统所有设备运行在设备供应商规定的压力、温度、流量限值范围内；
⑤所有定日镜的反射镜镜面均保持正常的清洁度，试验前完成一次定日镜的全面清洗；
⑥定日镜跟踪准确度满足要求。


4.根据权利要求3所述的一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，其特征在于，所述步骤0)试验前准备还包括试验前稳定条件：
集热系统试验前，光热发电站连续正常运行3d以上，开始试验前，集热场稳态运行时间在30～45min，不得少于30min；
试验时间在真太阳时9:00-16:00之间，当地法向直射辐照度不小于500W/m2，最大风速不大于集热场设计运行风速，且不大于13m/s。


5.根据权利要求1所述的一种塔式太阳能光热发电站集热系统性能试验方法，其特征在于，所述步骤2)各测量参数的数据采集时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧青，赵永坚，孟勇，王远，姜泽，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61