集成塔式太阳能的新型超临界压缩二氧化碳储能系统性能分析

随着可再生能源快速发展,储能技术在实现可再生能源大规模并网中起着至关重要的作用。与压缩空气储能系统相比,压缩超临界二氧化碳储能系统具有体积小、储能密度高的优势。该文提出集成塔式太阳能的简单回热压缩循环和再压缩循环的两种超临界压缩二氧化碳储能(supercritical compressed carbon dioxide energy storage,SC-CCES)系统,并进行热力学分析和经济性分析。相较于集成塔式太阳能的SC-CCES参比系统,集成塔式太阳能的简单回热压缩和再压缩循环SC-CCES系统更有利于提高太阳能利用率,其光电转换效率分别为23.56%和28.77%,分别比参比系统高出2.63%和7.84%。提高储能压力和释能压力都可以有效提高系统的能量效率、光电转换效率、㶲效率和单位体积储存能量。此外,集成塔式太阳能的再压缩SC-CCES系统具有较好的经济性能,动态投资回收年限约6到7年,20年净现值(net present value,NPV)为23456.16×10^(3)美元,比耦合简单回热压缩系统高7956.69×10^(3)美元,内部收益率(internal rate of return,IRR)为17.55%。

高温熔盐储能提升燃煤机组动态响应的分析

为了提高燃煤机组调峰负荷响应速率,基于Dymola软件的Modelon组件库,建立某600 MW超临界燃煤机组的动态模型,研究采用高温熔盐替换抽汽加热给水对燃煤机组主要参数动态特性的影响。研究结果表明:替换低压加热器(简称低加)比替换高压加热器(简称高加)对机组主、再热蒸汽和给水参数的影响更小,随着机组负荷的降低,机组负荷响应能力降低。高温熔盐替换高加时,负荷响应时间较长、负荷变化量较大、负荷平均变化速率较小,而高温熔盐替换低加时的效果相反,熔盐替换高加时的热电转化效率比替换低加要高。

深度调峰锅炉水动力特性分析

依据某600MW超临界机组锅炉的水冷壁结构特性,将水冷壁系统中的各种进出口集箱及复杂的并联管简化为压力节点及流通回路从而建立水冷壁的水动力计算模型及壁温计算模型。针对锅炉在BMCR负荷、30%BMCR设计负荷及深度调峰提高压力运行时的30%BMCR负荷进行水动力计算及壁温计算,得到了提高工作压力前后在30%BMCR负荷时的水冷壁流量分配及金属壁温沿管内工质流动方向的分布趋势。分析结果表明,提高压力后垂直管屏流量分配由负响应特性转变为正响应特性,有利于垂直管屏安全性。锅炉水冷壁在深度调峰提高压力运行30%BMCR负荷下,水动力特性和壁温峰值均处于允许范围之内,运行压力的增加提高了锅炉低负荷运行垂直水冷壁的安全性,可以作为提高锅炉深度调峰水冷壁水动力循环安全性的运行方案。

典型燃煤机组灵活调峰策略及性能研究

为提高燃煤机组的灵活性,提出一种抽再热蒸汽储热和抽主蒸汽加热二次热风联合灵活调峰运行方式。以超超临界660 MW间接空冷机组为研究对象,分析了该机组在30%BMCR工况不同调峰方案下机组抽汽储热调峰性能、不同的释热工况下的能量复用率以及联合降负荷运行方式的性能。结果表明:在调峰容量为20 MW、释热工况为75%THA时,抽主蒸汽储热、抽主蒸汽加热二次热风和抽再热蒸汽储热的能量复用率分别为55.13%、84.74%和46.24%;在保证锅炉燃烧和受热面安全的前提下,采用抽再热蒸汽储热和抽主蒸汽加热二次热风联合降负荷灵活运行方案,调峰容量可达46 MW,在释热工况为75%THA时能量复用率可达74%。研究结果可为燃煤机组灵活调峰提供参考。

高温太阳能热化学与甲烷互补的SOFC-GT-KC复合动力系统研究

提出一种新型高温太阳能热化学与甲烷互补固体氧化物燃料电池-燃气轮机-卡琳娜循环(SOFC-GT-KC)复合动力系统,利用高温太阳能热驱动甲烷重整制氢,将太阳能转化为富氢燃料合成气中的化学能,实现了太阳能的转化与储存。以产生的氢气驱动SOFC-GT-KC复合系统发电,实现能量的梯级利用。分析各关键参数对新系统热力性能影响并研究在不同季节典型日系统运行特性,给出不同的运行策略。研究结果表明:在设计工况下,系统发电效率为62.28%,[火用]效率为64.92%,与相同条件下的无太阳能热化学过程互补的SOFC-GT-KC系统相比,新系统输出功率提升31.90%,且[火用]效率提升2.77个百分点。额定工况下,输出同样的电功率,新系统要比参考系统节省化石燃料29.6%。

黄芪皂苷类和黄酮类合成的关键基因挖掘及表达量分析

[目的]黄芪作为药食两用的一味中药,其主要活性成包含皂苷,黄酮,多糖等。本文主要探究黄芪的近缘物种,同时挖掘黄芪活性成分皂苷类和黄酮类合成的关键基因并探究这些关键基因在不同年限的表达变化情况。[方法]本研究通过高通量转录组学技术对黄芪进行研究。首先利用Trinity对黄芪样本的转录组数据进行拼接以及unigenes鉴定,然后与物种库进行比对并构建系统发育进化树,明确黄芪的近缘物种。通过RSEM对unigenes进行表达定量,并利用KEGG和GSEA分析对基因表达谱进行基因功能注释找到黄芪中与皂苷类和黄酮类化合物合成的关键基因,最后通过RT-qPCR对相关的关键基因进行验证,进而明确皂苷类和黄酮类化合物合成关键基因在黄芪不同生长年限的表达情况。[结果]黄芪的近缘物种是鹰嘴豆。GSEA分析得到黄芪中皂苷类合成的关键基因为Unigene0003373和Unigene0040532,黄酮类合成的关键基因为Unigene0076081和Unigene0027187,且这4个基因的表达量在四年生黄芪里显著高于1年生黄芪。[结论]Unigene0003373、Unigene0040532、Unigene0076081和Unigene0027187在黄芪皂苷类和黄酮类合成过程中起关键作用,这为明晰黄芪中皂苷和黄酮合成的关键通路,以及优化黄芪的培育方案奠定了理论基础。

三种槽式太阳能热互补联合循环发电系统性能分析

太阳能热互补燃气蒸汽联合循环发电(ISCC)技术是一种高效、清洁的发电方式,既可降低太阳能的发电成本,又能减小联合循环的燃料消耗。以导热油为导热工质、太阳能直接发生系统(DSG)、以压缩空气为导热工质的3种槽式ISCC系统作为研究对象,从典型天性能、年性能及经济性能3个方面对3种ISCC系统进行对比分析。结果表明:与DSG集成的ISCC系统的热力性能及经济性能均最优。

二次再热机组高效灵活发电创新理论与方法

为解决二次再热机组在频繁变负荷情况下经济性能偏低、灵活性较差等问题,研究了二次再热高效灵活发电创新理论和方法。基于单耗分析方法揭示了传统二次再热机组全工况能耗分布规律,并提出5种适应电网调峰要求的典型600℃等级及以上的先进二次再热超超临界燃煤发电系统,分别为集成回热式小汽机新型循环、机炉深度耦合集成新循环、采用新型CO2工质的循环、带储能的二次再热循环系统以及太阳能热互补二次再热循环系统,阐述了各循环系统的集成思路、系统特点以及对提高机组经济性和灵活性的优势。结果表明:锅炉、汽轮机、回热加热器具有较大的节能潜力;优选的集成回热式汽轮机的二次再热循环系统发电效率比基准系统煤耗降低了2.15g/(kW·h);提出的采用机炉耦合技术的二次再热机组在THA工况下煤耗降低高达3.6g/(kW·h);采用CO2工质的火电系统在变工况下依然具有较高的效率;带储能的二次再热循环系统具有较好的灵活性;太阳能热互补二次再热循环系统节能潜力显著,达到14.73g/(kW·h)。

烟气再循环对超超临界二次再热机组汽温调节可行性研究

国内二次再热机组存在变负荷时再热汽温欠温的情况,以某1 000 MW超超临界二次再热机组为例,通过增加烟气再循环系统来调节一次再热和二次再热蒸汽温度。利用电站仿真软件Ebsilon professional进行热力性能模拟分析,比较了从省煤器后和电除尘后2种烟气再循环方案,获得了2种方案下烟气再循环对各受热面烟温及汽温的影响情况,并确定烟气再循环量和提升一次和二次再热蒸汽温度关系。模拟结果表明:在50%THA工况及以下负荷投入烟气再循环系统后,可在过热汽温基本稳定的条件下,实现对一、二次再热汽温度的提升,最大可提升12℃。

集成回热式汽轮机的超超临界二次再热机组设计优化

以某660 MW超超临界二次再热机组为案例,针对超超临界二次再热机组回热抽汽过热度偏高的问题,提出了集成回热式汽轮机且单独配置发电机的4种集成方案,采用热量平衡法和火用分析法将它们与常规机组(基准系统)、加装两级外置式蒸汽冷却器的二次再热机组(参比系统)进行热力性能的对比研究,获得最优集成方案,并对最优方案与参比系统进行变工况下抽汽过热度和能耗的对比研究。结果表明:方案4中回热加热器的总火用损最小,方案3中机组的发电煤耗和总火用损均最小,发电效率达48. 05%;在变工况下方案3中回热加热器的火用损始终低于参比系统的;与基准系统相比,在不同负荷下方案3的节煤量均大于参比系统。研究成果将为超超临界二次再热机组抽汽回热系统的节能和改造提供有益的理论指导。

灵活性运行的锅炉联箱应力分析及寿命计算

以某灵活性运行的超临界锅炉末级过热器出口汇集联箱为研究对象,结合锅炉负荷从200 MW到600 MW再到180 MW变化时的实时运行数据,采用Ansys有限元软件进行热应力、机械应力以及两者共同作用的总应力分析,讨论了各种应力在联箱中的分布情况。根据疲劳-蠕变交互作用下的累积损伤计算方法对联箱在灵活调峰运行时的疲劳和蠕变寿命损耗进行了评估。结果表明:灵活性运行时由于交变产生的热应力对联箱疲劳寿命影响较小,蠕变是影响其寿命损耗的主要因素。

基于学生满意度评价的学生工作质量提升路径研究

学生满意度是学生工作质量的可视化评价指标,研究学生满意度有助于发现学生工作薄弱环节,从而有针对性地研究和提升学生工作质量,落实高校立德树人根本任务。课题组调查发现,虽然大部分大学生对学生工作比较满意,但来自农村大学生和男性大学生的满意度相对较低;大学生虽然对学生工作涉及的大学辅导员、班级凝聚力和校园学习氛围比较满意,但对就业创业指导与帮扶、心理健康教育咨询和学校提供及时帮助的评价不高。提高学生工作质量,要树立以学生中心的工作理念,坚持以人为本,完善学生满意度评价体系;坚持重在服务,构建学生事务精准服务体系;坚持浸润心灵,打造学生工作对话体系。

我国高效灵活二次再热发电机组研制及工程示范

为了提高二次再热燃煤发电机组能源利用水平,提高机组在较大负荷变化范围内运行的高效灵活性,通过理论创新、关键单元技术开发、系统集成、工程示范等,研制带烟气再循环灵活调温的高效宽调节比二次再热塔式锅炉,研制带补汽阀、二次再热、单轴、五缸四排汽汽轮机,集成优化设计基于31MPa/600℃/620℃/620℃二次再热、单轴、五缸四排汽、汽电双驱引风机供热、综合调频等新型技术的热力系统,研发智能DCS及预测控制算法结合智能动态前馈的全程控制与协调优化策略。研究结果表明:机组在100%额定负荷下发电效率≥48%,70%额定负荷下发电效率达47.3%~48%;100%额定负荷下发电煤耗<256g/(kW×h),70%额定负荷下发电煤耗达256~260g/(kW×h)。

300MW S-CO2一次再热燃煤锅炉炉膛结构设计优化

基于300MW一次再热分流再压缩超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环,优化锅炉受热面布置方式,为解决工质压降大和炉膛管壁温度高问题,对S-CO2锅炉炉膛进行结构设计优化,提出S-CO2锅炉炉膛可采用单炉膛双切圆、垂直管屏的结构布置方式。建立系统性能分析模型并计算了膛侧工质压降和管壁温度并与原始方案进行了比较。结果表明:设计负荷下,优化方案过热气冷壁压降和再热气冷壁压降明显降低。优化后因工质压力损失的减小,从而使系统的发电效率上升、发电标准煤耗降低,在设计负荷下,系统标准发电煤耗减少2.8g/(kW×h)。沿炉膛高度方向,优化方案气冷壁的管外壁最高温度显著低于原始方案,优化方案有更宽的安全裕度,从而保证机组的安全运行。

太阳能辅助燃煤发电系统变工况动态特性分析

针对某600MW亚临界机组太阳能辅助燃煤发电系统,选择夏至日全天100%THA、75%THA、50%THA3个运行工况,使用TRNSYS瞬态模拟软件,在太阳辐射日变化的条件下,对接入太阳能辅助燃煤发电系统后机组运行的动态特性进行了模拟。结果显示,不同工况下太阳能辅助燃煤发电系统的运行受到太阳能辐照波动的影响,变工况下的系统主要参数变化与流量变化密切相关,太阳能系统运行时锅炉主蒸汽温度升高,烟温降低,压力降低,负荷越低光电转化效率越低。在变工况过程中太阳能接入锅炉会造成主汽温度的升高,必须采取动态喷水减温措施控制主蒸汽温度,维持太阳能侧和锅炉侧的换热平衡。

集成BEST的700℃一次再热超超临界机组回热系统节能优化

针对700℃一次再热超超临界机组回热系统抽汽过热度偏高、[火用]损较大的问题,在基准机组基础上提出2种方案并进行性能对比研究,方案1采用背压抽汽汽轮机(back pressure extraction steam turbine,BEST)替代基准机组3~6级的回热加热器,方案2采用BEST并加装外置式蒸汽冷却器(outer steam coolers,OSC)。采用单耗分析法分析了不同方案在不同负荷下的能耗分布。结果表明:方案1和方案2均能够有效降低回热抽汽过热度;与基准机组相比,方案1、方案2在较高负荷时具有节能优势,在低负荷时基准机组更有节能优势,因此对于700℃一次再热超超临界机组,BEST更适合较高负荷的机组。

新型超临界二氧化碳分流再压缩一次再热燃煤发电系统设计优化

基于基准300 MW超临界二氧化碳(S-CO2)分流再压缩一次再热布雷顿循环,提出了一种利用冷却器工质余热预热空气的新型S-CO2布雷顿循环系统。通过计算新系统与基准系统的能耗分布,揭示了新系统煤耗降低的原因,并进行了初步经济性分析。结果表明:新系统附加煤耗中锅炉占比最大,达81.72%,其次为冷却器;与基准系统相比,新系统可有效降低发电标准煤耗率,当空气预热器入口温度加热至80℃时,新系统可节煤4.53 g/(kW·h),且静态投资回收期为6.98年,新系统发电标准煤耗率降低主要是由于冷却器和锅炉附加煤耗减少。

储热技术在太阳能热发电及热电联产领域研究进展

储热技术是太阳能热发电和热电联产领域中的关键技术之一,其以储热材料为媒介,将太阳能光热、工业余热、低品位废热等热能储存起来,在需要的时候释放出来加以利用,以解决能量供给与需求之间的不匹配问题。本文介绍了储热技术的分类与特点,分析了储热技术在太阳能热发电和热电联产领域中的研究进展,展望了储热技术未来的发展趋势。分析结果表明:储热技术有利于提高太阳能热发电以及热电联产系统的热力性能与经济性,未来具有广阔的应用前景。

高参数超超临界燃煤机组汽轮机热力系统优化设计

针对高参数超超临界燃煤机组背压抽汽汽轮机(backpressure extraction steam turbine,BEST)回热系统设计现状,对比分析了BEST对700℃一次再热与二次再热机组能耗的影响,并基于汽轮机通流与回热系统参数匹配及系统优化方法,提出从整体系统角度出发优化回热系统的思路。结果表明:采用BEST的700℃二次再热机组比一次再热机组煤耗更低,低负荷时节煤优势更明显,在40%负荷时节煤11.7 g/(kW·h),采用BEST的700℃二次再热机组比一次再热调峰的经济性更好,700℃一次再热机组更适合高负荷运行的机组;随着负荷的降低,700℃二次再热机组抽汽过热度不断增加,在低负荷时可通过向后调节BEST的抽汽位置来匹配最低煤耗。此外,提出采用回热系统抽汽参数与汽轮机通流参数匹配的方法对机组整体系统进行优化,基于该方法可取消BEST,但需要对汽轮机三缸重新进行负荷分配和通流设计。

太阳能耦合1000 MW二次再热超超临界机组节能优化设计

为降低600℃二次再热超超临界燃煤发电机组的发电煤耗和碳排放量,针对某1 000 MW典型二次再热超超临界燃煤发电机组(方案1),提出耦合太阳能加热除氧器出口回热系统给水的设计方案(方案2),并进行对比研究。采用基于[火用]分析的单耗分析法对比了1 000 MW等级600℃二次再热机组不同方案的热力性能,并分析各方案在变工况下的能耗分布情况。结果表明:二次再热燃煤机组集成太阳能后,显著降低发电煤耗和碳排放量;耦合太阳能的二次再热燃煤机组方案2在各工况下发电煤耗均低于方案1,100%THA工况下,方案2抽取除氧器出口10%、30%、50%、70%、100%的给水用太阳能加热时,发电煤耗分别降低4.59、15.70、24.96、32.56、41.32 g/kWh,碳排放量分别降低12.70、43.50、69.10、90.28、114.50 g/kWh,节煤降碳效果明显;采用单耗分析法研究机组各设备单元的附加单耗,方案2锅炉、回热加热器和冷凝器的附加单耗相比方案1均下降;随除氧器出口给水采用塔式太阳能加热比例的提高,方案2锅炉的附加单耗明显降低,方案2增加了太阳能设备,太阳能的附加单耗高于方案1。因此,耦合太阳能有助于进一步提升火电机组性能。