附件3.太陽能集熱器的熱性能測試計(jì)量規(guī)范（實(shí)驗(yàn)報(bào)告）

《太陽能集熱器的熱性能測試計(jì)量規(guī)范》（實(shí)驗(yàn)報(bào)告）項(xiàng)目單位：益科博能源科技（上海）有限公司測試單位：上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院二○一○年二月三日益科博光熱轉(zhuǎn)換效率測試試驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告1測試目的本次測試的主要目的是通過測量益科博模塊定日陣聚焦光熱子系統(tǒng)MH-CST中的管路進(jìn)出口溫度、介質(zhì)流量等參數(shù)，得出核心技術(shù)性能——額定光熱轉(zhuǎn)換效率（在太陽直照輻射強(qiáng)度為1000W/m2及出口工作溫度為300℃條件下的MH模塊光熱轉(zhuǎn)換效率）。2測試依據(jù)參照ASTME-905-87（Reapproved2007）StandardTestMethodforDeterminingThermalPerformanceofTrackingConcentratingSolarCollectors（跟蹤型太陽能聚焦集熱器熱性能測試方法）參照《太陽能集熱器熱性能測試計(jì)量規(guī)范第一部分：單軸跟蹤式拋物面聚光型太陽能集熱器系統(tǒng)》（征求意見稿）3.測試條件本次測試必須在系統(tǒng)處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)條件下才能進(jìn)行。3.1準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)定義參照標(biāo)準(zhǔn)ASTME-905-87及《太陽能集熱器熱性能測試計(jì)量規(guī)范第一部分：單軸跟蹤式拋物面聚光型太陽能集熱器系統(tǒng)》（征求意見稿），測試條件需達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)(quasi-steadystate)，效率測試數(shù)據(jù)方視為有效。準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件定義見3.1.1-3.1.6，同時(shí)滿足以下條件視為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)存在，且被測系統(tǒng)在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下持續(xù)5分鐘及以上方可得到測試數(shù)據(jù)。3.1.1準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件1——MHST系統(tǒng)管路進(jìn)口溫度的穩(wěn)定條件測試時(shí)間內(nèi)MHST系統(tǒng)管路進(jìn)口溫度變化小于0.2℃。3.1.2準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件2——MHST系統(tǒng)管路出口溫度的穩(wěn)定條件測試時(shí)間內(nèi)MHST系統(tǒng)管路出口溫度變化小于0.4℃3.1.3準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件3——MHST系統(tǒng)管路中質(zhì)量流量的穩(wěn)定條件測試時(shí)間內(nèi)MHST系統(tǒng)管路中的流量變化小于1%。3.1.4準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件4——日照直射光強(qiáng)度的穩(wěn)定條件測試時(shí)間內(nèi)日照直射光強(qiáng)度變化小于。3.1.5準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件5——準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)環(huán)境溫度的穩(wěn)定條件測試時(shí)間內(nèi)環(huán)緊溫度變化小于。3.1.6準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件6——準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平均風(fēng)速要求準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)要求平均風(fēng)速<4.5m/s。3.2測試期間對太陽直照光強(qiáng)度和變化要求太陽直射光強(qiáng)度最小值大于630W/m2，變化峰-峰值小于200W/m2。3.3測試地點(diǎn)中國海南三亞荔枝溝科技工業(yè)園區(qū)停車場西北角，北緯1817'51.2419"N東經(jīng)10929'36.5987"E海拔14米。4測試儀器4.1太陽輻射計(jì)生產(chǎn)商：Kipp&Zonen公司型號：CHP1主要技術(shù)指標(biāo)：響應(yīng)：7.84V/W·m2阻抗：28.11溫度：22±2℃精度：±1.0%Kipp&Zonen太陽輻射計(jì)由位于瑞士達(dá)沃斯的世界輻射中心的世界標(biāo)準(zhǔn)組織（WMO）使用以太陽作為輻射源的“標(biāo)準(zhǔn)輻射儀PMO2”進(jìn)行定期校對，并由世界輻射中心維護(hù)保養(yǎng)。WMO技術(shù)法規(guī)規(guī)定，PMO2的讀數(shù)是世界輻射測量基準(zhǔn)(WRR)。WRR相對于“絕對標(biāo)準(zhǔn)”的誤差為±0.3%。該校準(zhǔn)在瑞士達(dá)沃斯（北緯46.8143度，東經(jīng)9.8458度，海拔1588米）進(jìn)行。4.2溫度傳感器溫度傳感器廠商：上海德陽東宏儀表有限公司4.2.1Pt100鉑電阻等級使用溫度范圍允許偏差A(yù)-200～650℃±(0.15℃＋0.002ㄧtㄧ）4.2.2K型熱電偶等級使用溫度范圍允許偏差Ⅰ-40～1100℃±1.5℃或±0.4%ㄧtㄧ4.3流量計(jì)廠商天津流量儀表有限公司型號LWGY-6主要技術(shù)指標(biāo)介質(zhì)溫度：－20～＋120℃環(huán)境溫度：－20～＋50℃精確度：±1.0％傳感器適用于在工作溫度下粘度小于5×10-6m2/s的介質(zhì)4.4導(dǎo)熱介質(zhì)陶氏公司(DOWCHEMICAL)的合成導(dǎo)熱油型號DOWTHERM-A。（參見附錄A5）E-cube能源科技三亞太陽能光熱實(shí)驗(yàn)中所使用的流量計(jì)和溫度傳感器經(jīng)我院校準(zhǔn)和檢定；直照光太陽輻射計(jì)原廠標(biāo)定（在原廠校準(zhǔn)期限內(nèi)）；導(dǎo)熱油參數(shù)采用DOWTHERM-A原廠參數(shù)，其指標(biāo)滿足ASTME-905-87太陽能光熱測試對儀器的要求。4.5測試儀器溯源情況4.5.1太陽輻射計(jì)4.5.2溫度傳感器（包括Pt100鉑電阻和K型熱電偶）4.5.3流量計(jì)4.5.4導(dǎo)熱介質(zhì)5測試步驟5.1系統(tǒng)安裝圖圖SEQ圖\*ARABIC1系統(tǒng)安裝圖5.2測試步驟清潔MH反射玻璃。清潔太陽輻射計(jì)入射窗口。打開調(diào)節(jié)閥門，啟動系統(tǒng)油泵。啟動測量系統(tǒng)。啟動跟蹤系統(tǒng)并確認(rèn)MH工作在正常聚焦跟蹤的狀態(tài)下。調(diào)節(jié)太陽輻射計(jì)支架，以保證有效測量直照光。根據(jù)測量系統(tǒng)中太陽輻射計(jì)讀數(shù)、流量讀數(shù)和測試大綱中對流量的要求，調(diào)節(jié)管路中的流量閥，使系統(tǒng)在一定流量下穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)系統(tǒng)記錄，分析滿足系統(tǒng)測試條件的數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)效率。三亞太陽能光熱轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)主要步驟參照標(biāo)準(zhǔn)——跟蹤型太陽能聚焦集熱器熱性能標(biāo)準(zhǔn)測試方法ASTME-905-87（Reapproved2007）StandardTestMethodforDeterminingThermalPerformanceofTrackingConcentratingSolarCollectors及《太陽能集熱器熱性能測試計(jì)量規(guī)范第一部分：單軸跟蹤式拋物面聚光型太陽能集熱器系統(tǒng)》（征求意見稿），其方法科學(xué)可靠，能夠客觀評估MH光熱性能。6測試結(jié)果6.1效率計(jì)算方法MH接收的太陽輻射Pin（1）式中：為太陽直照光輻射強(qiáng)度，單位W/m2為單臺MH反射鏡有效面積，單位m2單臺MH有效轉(zhuǎn)換的熱功率Pout（2）式中：m質(zhì)量，單位kg；V體積單位l；導(dǎo)熱介質(zhì)在入口溫度下的密度單位kg/l；為導(dǎo)熱介質(zhì)在測量溫度區(qū)間的平均比熱單位kJ/kg/K；單臺入口溫度單位K；單臺出口溫度單位K；單臺效率η（3）6.2測試結(jié)果6.2.1T90響應(yīng)時(shí)間測試表格SEQ表格\*ARABIC1T90測試中流量和風(fēng)速平均值均方根值峰-峰值變化率流量113.29ml/s0.11ml/s0.36ml/s0.31%風(fēng)速<4.5m/s圖SEQ圖\*ARABIC2第15臺入口出口降溫段溫差響應(yīng)圖SEQ圖\*ARABIC3第15臺入口出口升溫段溫差響應(yīng)表格SEQ表格\*ARABIC2初始態(tài)末態(tài)溫差初始態(tài)溫差峰-峰值末態(tài)溫差峰-峰值降溫段數(shù)據(jù)8.0690.310.120.06升溫段數(shù)據(jù)0.120.068.070.24T90的實(shí)測結(jié)果為上升段45秒，下降段50秒，因此當(dāng)被測系統(tǒng)在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行5分鐘之后，認(rèn)為系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。6.2.2實(shí)時(shí)效率測試時(shí)間30-Jan-1016:03:30-16:10:30名稱單位平均值最大值最小值峰-峰值標(biāo)準(zhǔn)差Tin℃61.9261.9761.870.0980.027Tout℃69.2569.3969.090.3010.084qml/s114.92115114.880.1190.032Es.DNW/m2740.21755.02728.9126.116.5CpkJ/(kg·K)1.702Ｔｃａｖ℃90ρkg/m31027.186Arm22.76η（實(shí)測）%72

參考文獻(xiàn)ASTMInternational,Designation:E905–87(Reapproved2007)《太陽能集熱器熱性能測試計(jì)量規(guī)范第一部分：單軸跟蹤式拋物面聚光型太陽能集熱器系統(tǒng)》（征求意見稿）附錄A.測試儀器和設(shè)備A.1風(fēng)速儀型號FLUKE925系列號：S/N9800453測量功能和測量指標(biāo)量程：0.4至25.00米/秒，精度±2%，分辨率0.01米/秒。A.2太陽輻射計(jì)Kipp&Zonen是太陽輻射和天空輻射監(jiān)測方面的專家，光譜范圍覆蓋紫外波段到遠(yuǎn)紅外波段。為氣象學(xué)、氣候?qū)W、水文學(xué)、工業(yè)、可再生能源、農(nóng)業(yè)和公共衛(wèi)生等領(lǐng)域，提供行業(yè)領(lǐng)先的太陽能輻射及大氣屬性監(jiān)測設(shè)備。其日太陽輻射計(jì)被應(yīng)用于全球各地的氣象監(jiān)測網(wǎng)。此外，Kipp&Zonen依靠自身的專業(yè)技術(shù)以及與科學(xué)界的緊密聯(lián)系，為監(jiān)測大氣屬性提供了高端的解決方案，涉及平流層臭氧、紫外光譜、懸浮顆粒、溫度曲線、蒸散、云參數(shù)及衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集等。Kipp&Zonen的使命是滿足大氣屬性（如氣候變化、經(jīng)典氣象學(xué)、農(nóng)業(yè)、可再生能源及可用水資源預(yù)算等）監(jiān)測的需求。A.2.1外形尺寸圖1：外形尺寸A.2.2溫度傳感器的測量一個(gè)Pt-100（A型）以及10KOhm的電阻安裝在探測器的內(nèi)部，具體位置見圖2.它們用來提供探測器的溫度。圖2：溫度傳感器的安裝位置用公式1和公式2可以推導(dǎo)出Pt-100和10KOhm熱敏電阻的的溫度。公式1（左圖）：溫度與熱敏電阻阻值的關(guān)系公式2（右圖）：溫度與Pt-100電阻的關(guān)系A(chǔ).2.3輻射計(jì)的光學(xué)構(gòu)造圖4示意了輻射計(jì)的光學(xué)構(gòu)造。如圖所示，完全打開角度是5度，傾斜角是1度。從探測器方位來看，太陽占據(jù)著0.5度。僅當(dāng)太陽完全在傾斜角之內(nèi)，系統(tǒng)才可能達(dá)到100%的響應(yīng)。理想情況下，追蹤精度必須在0.75之內(nèi)。A.3導(dǎo)熱油物性參數(shù)Dowtherm-A熔點(diǎn)12℃沸點(diǎn)257.1℃閃點(diǎn)113℃著火點(diǎn)118℃自燃點(diǎn)599℃密度1056kg/m3表面張力20℃40.140℃37.660℃35.7臨界溫度497臨界壓力31.34Bar臨界體積3.17l/kg平均分子量166燃燒熱36053kJ/kg液相溫度,℃蒸汽壓，Bar粘度，mPas比熱，kJ/kgk導(dǎo)熱系數(shù)，W/mk密度，kg/m315051.5580.13951063.56501.581.7010.13151023.71060.010.911.8140.1251990.71550.060.561.9540.1171947.82050.280.382.0930.1091902.52550.970.272.2310.10118543052.60.22.3730.0931801.33555.80.162.5270.0851742.340511.320.122.7250.0771672.5氣相溫度,℃蒸汽壓，Bar液相焓值，kJ/kg潛熱，kJ/kg氣相焓值，kJ/kg氣相密度，kg/m3氣相粘度，mPaS氣相導(dǎo)熱系數(shù)，W/mkZ比熱，kJ/kgK比熱比1504.9407.2412.10.00540.007511.0441.0565088.1380.9469.10.0040.00630.010411.2271.0431060.01158.1362.7520.90.03410.00710.01290.9991.3661.0381550.06251.2341.5592.70.25830.0080.01630.9951.5281.0352050.28351.2