摘要
太阳能有机朗肯循环（organic Rankine cycle，简称ORC）热电联产（combined heat and power，简称CHP）是提高中低温太阳能热利用综合能效的重要途径。由于太阳能具有能流密度低，辐照不稳定等特点，在太阳能ORC-CHP系统之间配置蓄热单元，可缓解热源波动对系统运行稳定性和可靠性的影响。为发展高效稳定太阳能ORC-CHP关键技术，需通过热力学分析研究带蓄热的太阳能ORC-CHP系统运行特性，通过部件设备优化改善蓄热罐等设备的工作性能，通过建立系统的综合评价体系，指导不同应用场景下的太阳能ORC-CHP系统具体技术方案设计，从而为保障太阳能ORC-CHP系统高效稳定运行提供技术支撑。 本文基于热力学基本理论，建立了带分层蓄热水罐的三种不同类型的太阳能ORC-CHP系统热力学模型，在满足用户用电和供热需求条件下，分析了蓄热参数对太阳能ORC-CHP系统输出热电特性的影响规律，研究了典型地区带蓄热的太阳能ORC-CHP系统全年度运行特性。 针对蓄热罐优化设计和运行，本文基于Fluent软件，选取分层水罐作为研究对象，建立了带缓冲板的蓄热水罐流动与传热模型，研究了保温层厚度以及蓄/放热过程对斜温层厚度的影响以及蓄热罐结构参数和运行参数对分层蓄热效率的影响规律，结果表明:加缓冲板之后水罐分层效果大大提升，流动速度对蓄热效率的影响最大，而温差对蓄热效率的影响最小。 在太阳能ORC-CHP系统评价方面，综合考虑能效、经济和环境效益，采用混合灰色关联多层次综合评价法，利用层次分析法、模糊数学和灰色关联原理，针对西藏和新疆两个地区的典型应用案例，综合地域辐照特性、环境温度等对具有不同系统组成的太阳能ORC-CHP性能进行分析，开展太阳能ORC-CHP系统的技术适应性综合评价，结果表明:新疆地区由于辐照强度低，所需集热面积大，成本高，收益少，不适宜发展带蓄热热电联产系统，而西藏地区太阳辐照强度大，所需集热面积小，收益大，适合因地制宜发展带蓄热的热电联产系统，其中，采用真空管集热器结合冷凝器取热的技术方案最佳。
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