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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英文题名：The Research of Movable Support Structure Selection and the Overall Seismic Performance of the Dual-axis Tracking Solar Thermal Power Generation System 作者：宋波 论文级别：硕士 学科专业名称：结构工程 中文关键词：双轴追踪太阳能光热发电系统 ; 结构选型 ; 空间管桁架 ; 空间钢框架支撑 ; 结构抗震 英文关键词：Dual-axis tracking solar thermal power system ; Structure 英文关键词：selection ; Space tube truss ; Space steel frame bracket ; Seismic structure 学位年度：2012 导师：张勇 学科代码：081402 学位授予单位：北京交通大学 论文提交日期：2012-05-01

摘要

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。
With the continuous consumption of non-renewable resources, environmental pollution and energy crisis has become a hot topic of today's society and the focus of public attention, How to make full use of solar energy the clean and renewable resources to alleviate the current energy crisis and environmental pollution problem has important significance. The proposed dual-axis tracking solar thermal power system is a new type of solar thermal tower generating system.. As a result of heliostat support along the biaxial movable giant support structure, the system has higher light utilization rate. Compared with the traditional Tower of solar thermal power generation systems, the light energy utilization increase25%. To ensure the normal work of the system, the deformation control of the bracket is strict. Horizontal load controls, and mechanical complexity of support. How to deal with the relationship between distortion and the project cost is the problem of the design. In this paper, we do analysis and research of the structure system, Specific work as follows:
     First of all, introduce the application of solar thermal power generation technology, main forms and their respective advantages and disadvantages, as well as research and application status of solar thermal power generation support structure. Clarified the dual-axis tracking solar thermal power generation system's working principle, characteristics and process requirements.
     Secondly, This paper clarities the applications operation of solar power system on the basis of the principle of the performance of the support structure for the system requirements, summarizes the mechanical characteristics of the bracket structure, combined with the analysis of the pilot project support structure selection, clear structure selection's points, use General FEM software midas to establish space tube frame and supporting structure and space steel frame bracket model. We do type selection and design of the bracket, as well as analysis of main control index.
     Thirdly, we do overall seismic performance of the selected steel space frame support system. Through the modal analysis of the support structure, getting the vibration characteristics of the stent structure and stiffness distribution characteristics; on this basis, do response spectrum analysis of the support structure, getting the lateral displacement response of the bracket structure. We do dynamic nonlinear time history analysis under multiple earthquakes, and get the schedule response of the structure. Through the comparison of two kinds of time-history analysis of the results, received the degree effect of geometrical nonlinearity on the stent. Comparing the results of response spectrum analysis and time history analysis, get the applicability of the response spectrum analysis to the bracket.

引文

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