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岩床热能储存与太阳能集热器的工业应用：模拟、实验和参数分析
供暖约占全球所有最终能源消耗的 50%。为了减少供暖碳排放，必须使用可再生能源。为了解决可再生能源的间歇性问题并提供操作灵活性，需要低成本、多功能的热能存储单元集成系统。岩石基高温热能存储（高达 600 ◦ C）与高温太阳能集热器相结合，为减少中温（100 ◦ C – 250 ◦ C）工业过程中蒸汽锅炉的天然气消耗提供了一种解决方案。本研究使用实验数据开发并验证了现有垂直流 1 MWh 高温热存储单元的二维模型。进行了参数研究以评估关键设计参数及其对温度曲线和充电效率的影响。发现充电效率在 77 – 94 % 范围内。该中试规模模型在数值模型中被扩大到工业级 330 MWh 存储，其中输出温度和流量表示恒定功率输出，同时考虑到太阳能集热器的残余输入热量。
平板集热器太阳能热水系统中石蜡的储热特性
印度尼西亚是一个热带国家，全年太阳辐射强度相对稳定，每天 10 到 12 小时，平均 4.8 kWh/m²/天。这一巨大潜力可用于加热沐浴用水。基于太阳能集热器的热水技术现已在商业市场上广泛使用。此外，太阳辐射的热能存储是使用显热进行的，需要很大的体积。假设下午才用水，那么加热后的水就会储存在管子里。在几项研究中，人们使用了相变材料 (PCM) 来最大限度地提高太阳辐射的热能存储 (TES)。此外，PCM 使用潜热来吸收和释放热量。这会根据太阳能集热器产生的水温进行调整，达到 70°C。因此，使用的潜在 PCM 是固体石蜡，它在市场上随处可见，熔化温度为 40° 至 50°C。这项研究是在使用 80 厘米 x 50 厘米平板集热器的太阳能热水系统上进行的，并使用石蜡进行热能储存。同时，热交换器使用一根直径为 1 英寸的管子串联起来，管长为 50 厘米，有 36 根棒。所用石蜡的质量为 15 公斤或 17.7 升。此外，测试是在水的流速变化下进行的，即：2、3 和 4 升/分钟，太阳辐射为：997.5 W/m²、1183 W/m² 和 1399.8 W/m²。从结果来看，在 15 公斤的 PCM 石蜡中，热能储存过程耗时 3.2 小时，总储存能量为 3.6 MJ。此外，1,399.8 W/m² 的太阳辐射被用作能源，流速为 4 升/分钟的水作为热传递介质。因此，这种辐射对于向 PCM 的传热过程有非常显著的影响，而 2 到 4 lpm 的流速则没有。
真空管太阳能集热器的研究
摘要 - 太阳能集热器系统允许使用太阳能进行冷却和加热。这些集热器中使用传热流体将收集到的太阳能传输到需要它的应用。科学家们提出了各种集热器设计和更好的收集材料，以提高太阳能集热器的转换效率。本文讨论了使用纳米流体研究真空管太阳能集热器。研究人员使用两步法制备纳米流体，从而提高了纳米流体的稳定性。孟买的 Swasco 实验室提供了纳米粒子。纳米粒子在用于热管之前与蒸馏水混合并充分混合。在这项工作中，纳米流体分两个阶段制造，从而提高了纳米流体的稳定性。在放入热管之前，纳米颗粒与蒸馏水充分混合。大多数太阳能集热器可以通过使用纳米流体来提高其整体性能。然而，除非解决有关纳米流体稳定性、整体性能和滞后预期等一些问题，否则纳米流体在传热应用中的全部潜力就无法实现。
太阳能集热器在工业中的应用现状综述
工业部门的能源消耗占全球能源需求的 38%，是衡量一个国家发展水平的重要方面。从这个意义上讲，实现能源多样化并结合使用太阳能等可再生能源极其重要，这不仅是为了确保能源供应，也是减少使用化石燃料所产生的能源排放的要素。本文根据其他国家的经验和研究，探讨了可融入不同类型工业的主要太阳能集热器技术。根据本文的回顾，我们发现全球很大一部分工业的生产过程需要高达 250°C 的温度，这使得使用太阳能技术变得十分合适。根据每个工业的不同，可以使用平板、真空管、菲涅尔式或槽式太阳能集热器。最后，本文详细介绍了与某些设施相关的节约，并讨论了与该行业相关的挑战。
先进槽式集热器的制造成本分析：预印本
摘要。研究团队对先进槽式太阳能设计 — Solar Dynamics Sunbeam-MT（Sunbeam Mid-Term）进行了详细的自下而上的制造成本估算。这包括在制造工厂中制造和组装的所有组件（例如空间框架和臂）以及购买的零件（例如镜子和接收器管）。已经对施工和装配活动进行了估算，然后确定了估计的安装成本。先前的分析已经对 schlaich bergermann partner (sbp) 的 Ultimate Trough 进行了详细的自下而上的制造、装配和施工分析，这项工作根据与 SunBeam-MT 类似的孔径面积更新了太阳能场成本估算。对于此分析，Ultimate Trough 被视为商用槽式太阳能系统，Sunbeam-MT 被视为先进槽式太阳能系统。为便于比较，Sunbeam-MT 和 Ultimate Trough 都采用了一个孔径面积约为 800,000 平方米（m 2 ）的太阳能场建模，相当于一个大型 CSP 工厂。分析发现，Sunbeam-MT 的潜在安装成本估计可能为 120 美元/平方米，但必须按规模建造才能证实这一估计。与之前的分析相比，采用美国条件的商用 Ultimate Trough 的安装成本已从 178 美元/平方米降至 152 美元/平方米。如果使用中国钢材，这两种设计的成本甚至可能更低。
请引用原文：Du, B., Lund, PD, & Wang, J. (2021). 结合 CFD 和人工神经网络技术预测全玻璃直真空管太阳能集热器的热性能。能源，220，文章 119713。https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119713
本文分析了一种新型全玻璃直通真空管集热器的热性能建模和性能预测。开发了管的数学模型，并将其纳入 CFD 软件进行数值性能模拟。为了提高集热器的热性能预测，考虑了不同的人工神经网络 (ANN) 模型。采用包含 200 多个样本的综合实验数据集对模型进行测试。将热模拟模型与 ANN 模型相结合，使用建模的集热器输出作为输入模型之一，显著提高了 ANN 模型的预测精度。与 ANN 模型相比，仅基于 CFD 模型的预测精度最差。卷积神经网络 (CNN) 模型被证明是预测精度最好的 ANN 模型。关键词：太阳能集热器；真空管；神经网络；多元线性回归；CFD；热性能；预测
沙特阿拉伯槽式集热器发电厂的设计与分析
摘要 大规模工业化和人口快速增长导致的电力需求不断增加是当今世界面临的主要挑战。传统的利用化石燃料的发电方法会产生灾难性的排放，从长远来看会对人类健康造成毁灭性的影响。因此，必须立即解决这些问题。开发可再生能源可以解决所有这些问题。本文介绍了沙特阿拉伯中部一座 100MW 槽式聚光太阳能发电厂的设计和能源与经济性能的详细分析。这座 100MW 电厂的年发电量为 324781 MWh，容量利用率为 37.1%。电厂的投资回收期短于电厂的使用寿命，因此，在拟建地点建设 CSP 电厂在经济上是可行的。
Prishtina：纳米流体太阳能集热器在热能存储系统中的应用进展：综述
摘要 - 近年来，在基于纳米流体的太阳能集热器领域开展了大量研究，从而提高了工作效率，即使在世界低大气温度或低日照水平地区也是如此。本综述涉及与使用纳米流体的太阳能集热器性能执行相关的研究进展。据观察，使用太阳能集热器的热能存储系统 (TES) 是一种在单位体积内存储显热和潜热的有用装置。纳米流体在各种热应用中起着重要作用，例如热交换器、太阳能发电、汽车工业、电子冷却系统等。纳米粒子因其热、机械、光学和电等特性而被用于各种工业应用。早期对纳米流体在太阳能中的应用进行的大多数研究都与它们在太阳能集热器和热存储系统中的用途有关。使用纳米流体的抛物面太阳能集热器仍然是一个挑战。本文详尽回顾了使用基于纳米流体的太阳能集热器的热存储系统以及使用基于纳米流体的太阳能集热器提高性能的范围。
线性菲涅尔聚光太阳能集热器
Hyperlight Energy（Hyperlight）和美国国家可再生能源实验室（NREL）正在开发一种用于聚光太阳能发电应用的新型低成本线性菲涅尔集热器。Hyperlight 目前正在加州布劳利附近一个半英亩的试点环路中部署其线性菲涅尔集热器技术。聚光太阳能发电集热器的光学性能是整个系统效率的最大损失。准确模拟集热器复杂光学相互作用的能力对于成功实施新的集热器技术至关重要。本研究对 Hyperlight 线性菲涅尔技术的光学性能进行了详细的灵敏度分析，表征了潜在光机误差源对集热器性能的影响。光学模型在 SolTrace 中实现，SolTrace 是一种由 NREL 开发的蒙特卡罗光线追踪软件。首先，使用 SolTrace 分析集热器对主反射器和接收器组件中各个光机误差扰动的灵敏度。然后，采用高保真光机误差模型来捕捉已安装的 Hyperlight 线性菲涅尔集热器的实际性能。灵敏度分析可以提供有见地的指导，以指导在制造和实施新集热器技术期间收紧和放宽公差。