太阳能辅助热电联产机组供热、发电及调峰性能分析

针对新能源存在不稳定性导致电网调峰问题日益严重的现状,结合较为成熟的光煤互补发电技术及多热源联合供热调峰系统,设计光煤混合供热发电系统,使热电联产机组具有一定的调峰能力。以某300 MW热电联产机组为研究对象,利用Ebsilon Professional软件搭建发电、供热可灵活调节的太阳能辅助热电联产系统,基于供热机组实际双机运行工况,在保证供热负荷前提下,分析太阳能辅助双机热电联产机组耦合方式,比较耦合前后双机调峰性能。结果表明:凝汽器出口与太阳能集热系统换热器间的管道上设置动态节流阀,改变太阳能集热系统辅助供热机组的运行模式,能够实现发电、供热、调峰一体系统的灵活运行;其中,以太阳能集热系统仅用于补充供暖的运行方式调峰能力最强,太阳能辅助单机供热前后调峰容量比值为0.76,太阳能辅助双机供热前后调峰容量比值为0.55,太阳能辅助承担最大供热负荷的1号机组在调峰容量及调峰补偿上效果最佳。

太阳能热发电用熔盐储热材料金属相容性研究

为分析第三代太阳能热发电技术熔盐与低温罐选材的相容性,该文以一种低熔点(142℃)、高分解温度(>700℃)的混合熔盐为腐蚀环境,通过静态腐蚀实验研究碳钢(A515Gr70)和两种低合金钢(Q345R、15CrMoR)在450℃混合熔盐中的腐蚀行为。采用失重法测量不同金属的腐蚀速率。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)对金属腐蚀表面的微观形貌、相组成和微区成分进行分析。结果表明:碳钢不含有耐腐蚀元素Cr、Ni和Mo,腐蚀速率最大。15CrMoR表面氧化层以疏松多孔的Fe_(2)O_(3)为主,不能阻止熔盐浸入金属基体内部,导致氧化程度加重,耐腐蚀性较差。Q345R表面氧化层由致密性好的FeCr2O_(4)、NiO和TiO_(2)组成,对金属基体具有保护性,耐腐蚀性最佳。

聚光太阳能SCO_(2)热发电系统性能分析与优化设计

针对聚光太阳能超临界二氧化碳(SCO_(2))热发电系统展开研究,构建系统热力学性能分析模型,分析集热侧、动力循环侧的性能,揭示系统集热-蓄热-热功转化之间的相互匹配特性规律,综合分析比较不同集热器、储热工质、动力循环组成的聚光太阳能SCO_(2)热发电系统的全年发电量和年均光-电转化效率,并对系统参数进行优化设计。结果表明:与线性菲涅尔式、槽形抛物面式聚光方式相比,塔式聚光方式的集热量受季节影响小,单位面积上全年集热量最高,全年集热效率约43%;增大高温储罐工质温度或降低低温储热罐工质温度能增大系统年发电量与年均光-电转化效率;采用塔式集热、NaCl-KCl-MgCl_(2)高温熔融盐、再压缩式超临界CO_(2)循环的聚光太阳能热发电系统具有最佳热力学性能。

塔式太阳能热发电站吸热塔的电气系统设计要点分析

通过对塔式太阳能热发电站吸热塔的负荷特性和电气设备布置进行分析,并对吸热塔电气系统的接线方案及盘柜布置要点进行了总结。分析结果表明:1)根据吸热塔负荷需求,推荐采用电动机控制中心(MCC)就地布置和不间断电源(UPS)综合利用的设置原则,并给出了典型的电气设备布置方案及影响其布置的因素;2)根据吸热塔的结构特点及检修需求,确定了吸热塔电气配电室内电气盘柜采用“上进上出线”的方式、电缆采用竖向电缆通道及单层梯式桥架多排敷设的方案;3)根据电缆铠装型式及特点,建议塔内动力电缆选用钢丝铠装。该设计方案可有效提高塔式太阳能热发电站吸热塔电气系统的合理性、可靠性及运行检修维护的便利性,对电气系统的设计具有重要的参考意义。

某太阳能热发电项目导热油管道保温厚度优化研究

储热型槽式太阳能热发电项目在集热场中使用导热油管道数量多,因此消耗保温材料量及施工量大,针对导热油管道保温层厚度进行合理优化,可以提高整个项目的经济性。以某储热型槽式太阳能热发电项目导热油管道为例,结合保温材料的相关费用及保温厚度的技术要求等,对管道保温厚度进行合理性优化,从而达到项目的经济性最优。优化后的结果作为项目导热油管道保温层设计变更的有效依据。

塔式太阳能热发电站冷盐泵振动机理及处理方法

针对塔式太阳能热发电站共性存在的冷盐泵振动问题,对塔式太阳能热发电站的冷盐泵支撑平台结构形式进行了分析,剖析了振动机理,发现了振动原因,并提出了“治标”方案和根本解决方法。研究结果表明:由于熔盐动能和动量很大,熔盐运行系统中较多的弯道导致流体在流动时产生巨大冲击力,是形成振动的激振源;同时,冷盐泵所处的悬臂梁结构支撑平台存在刚度差的问题,容易导致冷盐泵与平台设备的整体晃动。从设计角度减少弯道数量并增加支撑平台刚度是解决振动问题的有效手段,可对塔式太阳能热发电站的设计和安全运行提供帮助。

2023年中国太阳能热发电行业发展现状分析

随着中国新能源占比逐步提高的新型电力系统的建设速度加快,兼具调峰电源和储能双重功能、具备在部分区域作为调峰和基础性电源潜力的太阳能热发电技术正迎来新的发展机遇。为使社会全面了解太阳能热发电技术和行业发展,促进太阳能热发电行业进一步发展,对2023年中国太阳能热发电行业发展情况进行了梳理,同时分析了3种太阳能热发电技术的成本下降路径,并提出了一系列促进行业发展的建议。分析结果显示:中国太阳能热发电技术水平在不断提升,行业配套能力显著增强,为其进一步大规模发展奠定了坚实基础。未来,仍需要通过总结经验并尽快落地一批采用不同技术形式的太阳能热发电项目来不断提高太阳能热发电的技术水平,并促进其成本下降,助力安全可靠的新型电力系统的建设。

迪拜100 MW塔式太阳能热发电站的大气衰减率测量与分析

为缓解大气颗粒物浓度偏高地区的大气衰减对塔式太阳能热发电站发电量的影响,利用Ecotech Aurora 3000型浊度计在迪拜100 MW塔式太阳能发电站进行大气衰减率测量试验,对测量结果进行一系列的数据处理与统计学分析。试验结果表明:平均环境温度越高,大气衰减也越严重。试验得到的大气衰减率日平均值、月平均值和整个试验周期内的平均值,以及相应的变化趋势,可为塔式太阳能热发电站提供参考。在大气衰减率较高的月份,可预先考虑适当补偿太阳辐射量损失,以保证发电机组输出功率要求。

槽式太阳能热发电站中槽式集热器桩基础的施工工艺研究

以某槽式太阳能热发电站的集热场施工工程为例,在国内尚无相关成熟施工工艺的现状下,针对槽式集热器桩基础施工工程量大,以及地脚螺栓施工精度高、工期紧的特点,对槽式集热器桩基础及地脚螺栓安装、固定的施工工艺进行了研究。在满足工程实践需求的前提下,从桩基础点位测量、桩基础成孔、钢筋笼的制作与安装、地脚螺栓固定架的设计和制作、地脚螺栓的安装及固定、混凝土浇筑等各方面对槽式集热器桩基础施工工艺流程进行了多次论证和现场实际验证,最终提出了一套独特的槽式太阳能热发电站中槽式集热器桩基础的施工工艺。通过实际工程验证,该槽式集热器桩基础施工工艺有效控制了地脚螺栓的施工质量,从而确保了槽式集热器的安装精度,并在大幅加快现场施工进度的基础上满足了工程的施工要求。该施工工艺可广泛应用于其他大规模槽式太阳能热发电站的槽式集热器桩基础施工中。

基于改进鲸鱼算法的太阳能热发电站镜场优化布置

针对塔式太阳能热发电系统中定日镜布局优化问题,以无遮挡(EB)布局模型为基础,建立光热电站定日镜场光学效率模型,通过与SolarPILOT对相同坐标数据的定日镜场进行效率计算,证明光学效率建模的准确性。通过在种群初始化时加入Kent映射,在迭代过程中添加动态双子群收敛因子、自适应精英非均匀变异、自适应惯性权重得到混合策略鲸鱼优化算法,同时引入非支配排序和拥挤度计算使算法适用于多目标优化问题,最后结合Gemasolar电站的数据以单目标和双目标分别优化EB布局中的关键参数(方位间距因子和极限重置因子),得到最优布局方案。

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体,开展了球形接头在导热油温度为393℃和压力为2.3 MPa工况条件,以及温度、压力变化条件下的性能测试研究,分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能,验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性,并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求,为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

熔盐塔式太阳能吸热器传热特性计算模型研究进展

熔盐塔式太阳能热发电技术是目前国际主流的光热发电技术,熔盐吸热器作为将太阳能转换为热能的核心设备,其性能直接影响系统发电效率,吸热器安全性影响电厂运行小时数。因此,建立熔盐吸热器传热模型,获得准确的传热特性十分重要。对主流的外置圆柱式熔盐吸热器的传热计算模型进行了系统梳理,总结了传热模型中投入辐射能、辐射热损失、对流热损失及熔盐得热量的计算过程及基本方法。根据计算结果的精细程度,吸热器传热模型分为详细模型和简化模型。详细模型的计算精度高,能细致反映实际能量转换过程,但计算成本较高,瞬态过程计算耗时多,但其特定工况的计算结果可为简化模型提供计算结果的验证参考。简化模型是对描述熔盐吸热器传热特性的理论模型做合理简化,在较为准确地完成计算的同时具备较快的计算速度,多用于吸热器设计阶段。通过各模型特点及性能的总结对比,可为熔盐吸热器热性能计算过程的传热模型选择提供技术指导。

太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统特性分析

为解决河北农村建筑清洁供暖问题和太阳能利用具有不稳定性问题,设计了太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统进行实验研究。实验结果表明,冬季典型日系统发电量为4.453kWh,制热系数COP平均值3.41;夏季典型日系统发电量为5.945kWh,制冷系数EER平均值3.2;将发电量用于系统运行,制热系数COP为4.22,制冷系数EER为4.19,分别提高了23.75%和30.12%;夏季单纯PV/T太阳能电池发电量5.537kWh,本系统的发电量提高了7.37%。该系统经济效益高,运行稳定,是一种实现河北农村清洁供暖有效途径。

基于主从博弈理论的热电联供型太阳能热发电站冬季优化运行研究

针对西北地区冬季的风光资源情况以及供热需求,考虑太阳能热发电站的热电联供功能以及共享储能的发展,提出一种基于主从博弈理论的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,介绍电-热综合能源系统的构成;其次,建立热电联供型太阳能热发电站、共享储能以及用户的模型;再次,搭建能源运营商和用户聚合商之间的主从博弈模型;最后,根据西北某光热新能源基地冬季实测数据进行算例仿真,通过Gurobi学术版与启发式算法相结合的方法优化系统运行。结果表明:所建模型不仅能实现能源运营商和用户聚合商双方均获得收益,且可为碳中和背景下供热需求的解决提供新的方案。

太阳能辅助的燃气富氧燃烧脱碳发电系统的热力性能研究

提出了燃气富氧燃烧脱碳发电系统(方案1)、耦合余热回收技术的燃气富氧燃烧脱碳发电系统(方案2)和太阳能辅助的燃气富氧燃烧脱碳发电系统(方案3)3种方案,通过研究三者的热经济指标及经济性,确定方案3为最优碳捕集方案,并讨论了方案3的逐时热力性能。结果表明:方案2和方案3在增加机组建设成本前提下,均可改善机组的热力性能;与方案2相比,方案3可使机组每年多发电91047.06 MW,节省燃料成本3003万元;随环境温度和太阳能法向直接辐射量的提高,方案3的燃气轮机发电量下降,但集成系统的净发电量和净发电效率大幅提高。

太阳能热发电中超临界压力CO_(2)在渐扩变截面圆管内冷却传热强化机理

采用SST k-ω湍流模型对冷却条件下超临界压力CO_(2)(S-CO_(2))在等截面圆管、水平渐扩管以及不同倾斜角的渐扩管内的传热特性进行数值模拟。模拟结果表明,在相同换热面积下,相比较于等截面圆管,水平渐扩管的总传热系数提高了32.33%,30°倾斜渐扩管提高了33.12%;水平渐扩管的压降降低了53.87%,30°渐扩管降低了9.86%。采用综合性能评价准则PEC,得到水平渐扩管的综合性能最优。基于S-CO_(2)在拟临界温度Tpc处发生“类相变”的假设,获得了类液膜厚度沿管长方向的分布规律,在同一截面处,30°渐扩管的类液膜厚度最小,等截面圆管的类液膜厚度最大,从超临界态类两相的角度解释了强化传热。

太阳能热发电熔盐槽式集热回路流量分配特性研究

在太阳能热发电站中,抛物面槽式集热系统多回路的流量分配特性对集热工质出口温度和电站运行性能具有重要影响。传统U型集热回路采用调节阀可实现各回路流量的平衡分配,但对系统的控制水平要求较高,且建设成本较大。该文以熔盐槽式集热系统为研究对象,提出采用Z型布置结合母管变径的新型集热回路,以实现多回路流量自平衡;通过开展流量分配的理论设计计算,以及基于Apros软件搭建的集热系统动态仿真模型,研究太阳直接法向辐射DNI、入口质量流量变化以及云遮扰动工况下,Z型集热回路的流量分配、出口温度和回路压降的稳态和动态变化规律。研究结果表明,槽式集热回路Z型布置结合母管变径的方式在稳态和瞬态工况下都具有较好的流量自平衡特性。

基于CO_(2)混合工质动力循环的塔式太阳能热发电系统四季性能分析

为高效转换塔式太阳能系统的聚光热量,将混合工质(CO_(2)/R290、CO_(2)/R600a和CO_(2)/R601a)应用于再压缩动力循环,建立塔式太阳能热发电系统的热力模型,并基于典型日(春分、夏至、秋分、冬至)的辐照条件对系统热力性能进行分析比较。结果表明:在混合工质不可燃的质量分数范围内,随着CO_(2)质量分数的增加,3种混合工质的系统热效率、效率和发电量均先升高后降低,最优质量分数分别为0.7/0.3、0.8/0.2和0.8/0.2。在3种混合工质中,CO_(2)/R290(0.7/0.3)的系统性能最佳,春分的系统热效率为18.99%,发电量为17.1 MWh。在不同典型日下,夏至系统热效率和效率略低于冬至,但其发电量最高。基于3种混合工质探究透平进口温度、循环最低温度、高温熔盐温度和分流比对系统性能的影响,结果表明,系统存在最佳分流比使热效率和发电量最高,相应分流比的范围为0.70~0.75。

熔盐塔式太阳能热发电站中蒸汽发生系统水循环方式的对比分析

蒸汽发生系统水循环方式的选择对熔盐塔式太阳能热发电站的投资经济性及安全稳定运行至关重要。对熔盐塔式太阳能热发电站的蒸汽发生系统进行了介绍,对蒸汽发生系统的两种水循环方式——自然循环方式和强制循环方式进行了技术性和经济性对比分析。分析结果表明:在目前熔盐塔式太阳能热发电站采用高温、超高压参数下,自然循环方式及强制循环方式技术路线均能满足熔盐塔式太阳能热发电站蒸发换热的需求;若选择强制循环方式,在设备选型时,应将强制循环泵的结构及运行环境作为重点进行综合分析;结合国内已建成的熔盐塔式太阳能热发电项目的运行经验及太阳能热发电技术的发展趋势,熔盐塔式太阳能热发电站蒸汽发生系统的出口主蒸汽压力在亚临界以下(<16 MPa)时,从技术性、经济性及运行维护方面综合考虑,水循环方式推荐采用自然循环方式。以期为熔盐塔式太阳能热发电站蒸汽发生系统的设计选型提供参考。

浅谈太阳能热发电厂厂区管线综合布置

通过对一些太阳能热发电厂管线综合布置工程实践和国内外有关资料的研究,分析厂区管线综合布置中重点考虑的因素,分别针对塔式和槽式太阳能热发电厂的发电区和集热场,提出主要管廊分布和规划原则,进一步阐述太阳能热发电厂厂区特有的主要管线布置和敷设的具体要求,以达到满足工艺流程、节约用地、减少项目投资、方便施工维护的目的。