太阳能光热发电原理、技术及数值分析

太阳能光热发电在构建以新能源为主体的新型电力系统、保障电力系统安全稳定运行方面发挥着重要作用，是能源革命的重要技术支撑。本书是作者结合太阳能光热发电技术和产业发展趋势，在带领团队开展的15年研究工作的基础上，将主要研究成果整理著述而成。本书按照太阳能光热发电过程中光能-热能-热功转换过程依次展开，介绍了太阳能光热发电的原理、技术发展历程、聚光器设计原理；详细阐述了作者提出的蒙特卡罗光线追迹法与有限容积法相耦合的光热模拟方法、太阳能吸热器光-热-力耦合特性的快速预测方法及其在集热器性能分析和优化中的应用；介绍了研制的典型储热器的工作原理、数值建模与性能优化方法；*后以塔式太阳能集热与新型超临界二氧化碳动力循环耦合系统为例，给出了太阳能光热发电系统光-热-功一体化整体系统建模、多参数多目标协同优化以及综合性能评价方法；并对太阳能光热发电技术的未来发展做了展望和预测。书末配以具体算例及程序代码，以帮助读者快速掌握。

序
前言
主要符号表
第1章绪论1
1.1能源短缺与环境问题1
1.2我国的太阳能资源2
1.3太阳能利用的主要途径3
1.4太阳能光热发电技术的原理及发展历程4
1.5太阳能光热发电技术的相关政策与规划17
1.6本书要点介绍19
参考文献20
第2章太阳辐射与太阳能聚光器设计原理22
2.1太阳辐射概述22
2.2太阳能聚光器概述27
2.3聚光器光学设计原理32
2.4本章小结60
问题思考及练习60
参考文献61
第3章基于蒙特卡罗光线追迹法的聚光器性能分析63
3.1蒙特卡罗法基本思想63
3.2蒙特卡罗光线追迹法64
3.3基于MCRT方法的槽式聚光器光学性能分析78
3.4基于MCRT方法的碟式聚光器光学性能分析90
3.5基于MCRT方法的塔式聚光器光学性能分析97
3.6基于MCRT方法的线性菲涅耳式聚光器光学性能分析144
3.7基于MCRT方法的菲涅耳透镜光学性能分析162
3.8本章小结165
问题思考及练习166
参考文献168
第4章基于MCRT-FVM耦合方法的吸热器光热转换过程分析172
4.1MCRT-FVM耦合光热转换模拟方法172
4.2基于MCRT-FVM的新型槽式集热管光热性能分析185
4.3基于MCRT-FVM的碟式吸热器光热性能分析197
4.4基于MCRT-FVM的塔式吸热器光热性能分析202
4.5基于MCRT-FVM的线性菲涅耳式系统腔式吸热器光热性能分析220
4.6本章小结232
问题思考及练习232
参考文献233
第5章面向工程应用的吸热器光-热-力耦合特性预测分析237
5.1塔式吸热器与吸热工质237
5.2多管外露式吸热器光-热-力耦合特性预测分析246
5.3多管腔式吸热器光-热-力耦合特性预测分析266
5.4本章小结283
问题思考及练习284
参考文献286
第6章显热及相变储热器数值建模与分析288
6.1常见储热方式及储热材料简介289
6.2混凝土固体显热储热器的建模及分析296
6.3固-液相变过程的研究方法及强化技术简介309
6.4壳管式相变储热器建模及分析312
6.5填充床相变储热器建模及分析330
6.6本章小结342
问题思考及练习343
参考文献344
第7章超临界CO2太阳能光热发电系统的一体化建模及分析349
7.1超临界CO2布雷顿循环及其在太阳能光热发电系统中的集成349
7.2超临界CO2太阳能光热发电系统的一体化建模方法358
7.3超临界CO2太阳能光热发电系统的性能分析与优化371
7.4超临界CO2太阳能光热发电系统的综合性能评价方法及应用实例392
7.5本章小结397
问题思考及练习397
参考文献399
第8章太阳能光热发电技术展望404
8.1光热发电技术在未来电力系统中的作用404
8.2光热发电技术及其发展中的关键障碍405
8.3光热发电技术展望407
8.4本章小结416
参考文献417
附录A何雅玲教授指导的从事太阳能热利用方面研究的博士和硕士学位论文目录421
A.1指导的相关博士学位论文(按授予学位时间排序)421
A.2指导的相关硕士学位论文(按授予学位时间排序)422
附录B槽式聚光器光学性能模拟的MCRT程序及MCRT-FVM耦合处理423
B.1物理模型423
B.2MCRT程序TOPS的主要变量表及源程序424
B.3MCRT程序TOPS的模拟结果438
B.4MCRT-FVM耦合处理438
参考文献439
附录C壳管式储热器内二维固-液相变过程仿真子程序440
C.1物理问题描述440
C.2源程序及变量说明441
附录D典型超临界CO2热力循环的模拟程序454
D.1物理模型454
D.2SCO2RBC程序中的主要变量表及源程序455
D.3SCO2RBC程序的模拟结果463
参考文献464
索引465