双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统研究

盖忠睿; 赵凯; 杨天龙; 饶琼; 潘莹; 金红光

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2) : 32 -40.

双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统研究

盖忠睿, 赵凯, 杨天龙, 饶琼, 潘莹, 金红光

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摘要

为了提高槽式光热发电系统的性能，通过高、低聚光比镜场的耦合布置，辅以两种传热介质的搭配，建立了双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统模型，与传统槽式光热发电系统展开对比，得到了双级系统集热、换热性能提升的机理和系统关键过程(火用)损失减小的原因。对双级系统进行能量分析和(火用)分析，展示了双级系统中的能量和(火用)流动情况，揭示了在镜场侧和动力侧的各项能量和(火用)损失的分布规律。结果表明：双级聚光集热系统中镜场的耦合布置有效地提高了系统的集热性能，两种传热介质的协同搭配改善了系统的换热性能。损失分布方面，光学损失仍是导致系统集热损失的重要因素，同时光热转化过程的不可逆损失在(火用)损失中占比较大，具有较大的提升潜力。双级系统的热效率可达到27.35%,(火用)效率达到28.84%,相较于传统单聚光比、单介质的槽式太阳能热发电系统，热效率和(火用)效率均可提升0.9%～1.5%,相同发电量下可节省镜场面积4%～6%。研究为槽式太阳能热发电系统提出了改进策略，为进一步优化研究提供了一定的理论依据。