双轴追踪太阳能光热发电系统可移动支架结构选型及整体抗震性能研究

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随着非再生资源的不断消耗,环境污染和能源危机已成为当今社会热点和公众关注的焦点,如何充分利用太阳能这种清洁环保的可再生资源对于缓解我国当前的能源危机和环境污染等问题具有重要意义。本文所提的双轴追踪太阳能光热发电系统是一种新型的太阳能光热塔式发电系统。由于定日镜支承在沿双轴可移动的巨型支架结构上,使得系统具有更高的光能利用率,与传统的塔式光热发电系统相比其光能利用率可提高25%。支架结构受力复杂,系统正常工作时对支架结构变形量的控制较为严格,支架结构是系统得以应用的控制因素,因此,如何处理好变形量与工程造价之间的关系是支架设计的关键问题。本文对该系统支架的结构选型及系统研究分析所做的工作具体如下:首先,介绍了光热发电技术的应用现状、光热发电的主要形式和各自的特点以及光热发电支承结构的应用。阐明双轴追踪太阳能光热发电系统的工作原理、特点和系统正常工作时的工艺要求。其次,在明晰系统运转原理的基础上,针对系统对支架结构的性能要求,总结了支架结构的受力特点,结合中试工程支架结构选型分析,明确了结构选型要点,根据已有支架结构的设计理论,分别利用通用有限元软件midas建立空间管桁架和空间管框架支撑结构模型,对主要控制指标进行比分析,完成对支架结构选型设计,确定了较优化的结构形式,并进一步对系统的适用性做出分析。再次,对所选空间钢框架支撑系统进行整体抗震性能研究。通过支架结构的模态分析,得到了支架结构的自振特性和刚度分布特征;并在此基础上对支架结构进行了反应谱分析,得到支架结构的侧移响应;对支架进行了多遇地震作用下的动力线性时程分析和动力非线性时程分析,得到结构的时程响应,通过两种时程分析的结果比较,得到了几何非线性对支架的影响程度;通过对反应谱分析和时程分析结果的比较,得到反应谱分析对支架结构的适用性。
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