塔式太阳能辅助1000MW燃煤发电机组锅炉的热力性能分析

以某1000MW超临界机组为参考,提出一种塔式太阳能辅助燃煤发电的系统,从锅炉屏式过热器后抽出一部分高温蒸汽送入塔式太阳集热器吸热,为平衡抽汽后受热面能量匹配,锅炉加设烟气再循环系统,保证受热面的安全运行。利用电站仿真软件Ebsilon professional进行热力性能模拟,模拟结果表明烟气再循环系统投入运行后能保障该互补发电系统锅炉侧安全,在变工况运行下锅炉效率并未有大幅下降;该太阳能辅助燃煤发电系统最大能有效降低了发电煤耗约7.2g/(k W?h)。

太阳能辅助燃煤热发电系统性能研究

以C50-8.83/0.294型供热机组为例,利用LS-3型直接蒸汽发电抛物面槽式集热器收集太阳能热量,提出几种不同的太阳能与燃煤机组集成发电方案。在对不同的集成系统进行热力性能建模并对其中的太阳能集热器场设计研究的基础上,利用热经济学结构理论进行不同系统的热经济学分析。结果表明,给出的所有集成方案中,取代1段抽汽方案可用的太阳能热量最大;在太阳能集热器场面积相同的情况下,取代1段抽汽方案的经济性能也最好,但仍低于单纯燃煤机组。如不考虑原小容量燃煤机组发电部分的投资成本,取代1段抽汽方案的单位热经济学成本为43.73×10-6元/kJ,小于单纯燃煤机组的69.50×10-6元/kJ,为太阳能辅助燃煤热发电(solar aided coal-fired electricity generation,SACEG)系统的应用提供科学依据。

太阳能辅助燃煤一体化热发电系统耦合机理

在系统中沿过程进行的方向火用具有不等价性。外部键系数作为一种结构系数,在用于揭示系统内在的热力学联系、分析不等价性时具有明显的优越性。利用信号流图理论,探讨了外部键系数的计算方法,得到不同容量燃煤机组不同流的外部键系数。揭示了太阳能辅助燃煤一体化热发电系统的耦合机理:不仅要遵循能量"品位对口、梯级利用"的原则,而且还需考虑外部键系数的大小;只有当太阳能热量用于取代燃煤机组中外部键系数高的火用流时,取得的效益才大。

太阳能与燃煤机组混合发电系统的热经济性分析

以某型300 MW机组为例,利用抛物面槽式集热器收集太阳能热量,提出7种太阳能与燃煤机组集成方案,并定义太阳能加热给水与燃煤机组混合发电系统的循环效率、太阳能热电转换率等评价指标,应用变热量等效焓降法计算理论,对原机组及不同集成方案进行热经济性能分析。结果表明:太阳能与回热系统混合发电,既能增加发电量,提高太阳能热电效率,又能降低纯太阳能发电投资成本,其代价是混合发电系统的热效率将下降;给出的所有集成方案中,取代1段抽汽方案产生的额外电能和太阳能热电转换率最大,标煤耗率和热耗率最小,为最佳混合方案。

太阳能与燃煤机组混合发电方式的热经济性研究

阐述了分别从锅炉蒸发受热面、高压加热器汽侧和汽轮机低压缸引入太阳热能与燃煤机组进行混合发电的3种集成方案,定义了太阳能热电转换率、单位时间节煤量及太阳能热贡献率等评价指标,并以某300 MW燃煤机组为例,应用变热量等效焓降法计算理论对3种太阳能与燃煤机组混合发电集成方案的热经济性指标进行了计算和比较,确定了混合发电的最优集成方式,并对其经济性进行了初步分析.结果表明：混合发电集成方案2-1（取代2号高压加热器抽汽）的热经济性指标、运行安全性和稳定性均较好,因此选取方案2-1作为混合发电最优集成方案;太阳能的单位发电成本为0.63元/（kW·h）,低于单纯太阳能发电站的0.75～1.85元/（kW·h）.

太阳能辅助燃煤热发电系统的探讨

由于太阳能供给的间歇性,单独投资建造的太阳能热发电系统经常会出现设备成本高、利用率低、收益低等问题。因此,利用太阳能热发电系统与常规燃煤发电系统都有汽轮机部分这一特点,将槽式抛物太阳能集热器集成到常规燃煤发电系统中,寻求改造现有燃煤发电系统的新途径。以某300 MW机组为例,利用弗留格尔公式进行变工况计算,然后进行热经济性分析,为太阳能辅助燃煤热发电混合系统的建立提供理论参考。

基于有限时间热力学的太阳能辅助燃煤发电系统集成理论分析

为研究有限时间内热力系统换热量与热源温度对系统性能的影响及太阳能辅助燃煤发电系统集成的理论基础,对有限时间热力系统中热机输出功率和效率与循环参数的关系表达式进行了改进,并结合太阳能辅助燃煤系统案例讨论了各参数的意义及其对系统性能的影响,为系统参数的调整方向提供参考。结果表明,500和1000MW燃煤发电机组在系统设计上比较合理,输出效率都在C-A效率与理想循环效率之间,集成后的系统效率有所降低,1000MW集成系统在节煤模式下系统性能恶化,效率低于C-A效率,需要对系统过程进行改进。200MW燃煤发电系统在集成前后效率都低于C-A效率,表明系统过程需要较大改进。

基于槽式太阳能辅助燃煤发电系统的蓄热系统设计

针对载热流体直接蓄热型蓄热系统,建立蓄热系统动态模型与燃煤机组模型,并在此基础上分析系统在充热和放热模式下的导热油流量变化规律与蓄热罐中的导热油体积变化规律。以南京地区辐射条件加热600 MW亚临界火电机组给水为例,计算结果表明该模型具有借鉴意义。

太阳能与燃煤机组混合发电系统集成方式的研究

阐述了太阳能与燃煤机组混合发电系统的3种集成方式:太阳能集热场与锅炉并联,太阳能集热场与加热器并联及太阳能集热场与锅炉、加热器二者并联.采用传统的绝对电效率、标准煤耗以及太阳能热发电效率作为经济性指标,并利用热平衡方法对混合系统的热经济性指标进行了计算.以200 MW机组热力系统为例,对3种集成方式下机组的热经济性指标进行了比较,对不同辐射强度下机组热经济性指标的变化规律进行了分析,并确定混合发电的最优集成方式.结果表明:太阳能与燃煤机组混合发电时,太阳能热发电效率高于单纯的太阳能热发电,且燃煤机组煤耗率降低;在3种集成方式中,太阳能集热场与锅炉并联时,太阳能热效率最高、节煤量最多.

太阳能辅助燃煤发电技术经济分析

太阳能与燃煤互补发电方式是近年来大规模太阳能热利用的发展方向之一。以槽式太阳能集热系统辅助某330MW燃煤机组替代高加回热抽汽加热给水的互补发电系统为例,对功率不变型互补发电系统的设计点热力性能及年热力性能进行了分析。结果表明,太阳能辅助发电系统的年光电转换效率可达到20.41%,高于单纯槽式太阳能热发电方式。在此基础上,以内部收益率(internal rate of return,IRR)作为评价指标,运用技术经济的基本原理对太阳能辅助燃煤机组互补发电系统的经济性能及其主要影响因素进行了定量的分析评价,得到了太阳能上网电价、集热器造价、燃料成本等关键因素对内部收益率的影响。

太阳能辅助燃煤发电系统性能的[火用]方法分析

基于分析理论,建立了太阳能辅助燃煤发电系统性能分析评价模型,并以太阳能辅助某330 MW亚临界燃煤机组为例,对该辅助发电系统在燃煤节省型和功率增大型两种运行模式下的性能进行分析,结果表明,辅助发电系统在两种运行模式下其性能均优于单纯燃煤机组,且燃煤节省型辅助发电系统性能优于功率增大型。在此基础上,分别以设备的损、效率与损系数为指标,对燃煤节省型辅助发电系统与单纯燃煤机组的设备耗散状况展开研究,揭示系统的能量损失分布规律,结果表明,太阳能这一辅助能源引入单纯燃煤机组,使设备总损由448.95 MW减少为435.15 MW、总损系数由57.76%减少为56.49%;单纯燃煤机组引入太阳能,削弱了能量在利用过程中的贬值,使系统对能量的利用效果得到改善,同时也表明了用分析方法对设备性能进行分析更有意义。

燃煤锅炉集成太阳能热发电系统经济性分析

考虑到系统物质流和能量流的匹配,拟定了2种太阳能与燃煤锅炉集成方案:省煤器前方案和省煤器后方案。基于槽式集热器的热力性能与锅炉的变工况理论建立分析模型。以LS-2槽式集热器与某600 MW亚临界锅炉为例,对2种方案进行模拟,总结了太阳能热与锅炉集成时热经济性变化规律,并据此分析2种方案的经济性,结果表明锅炉集成太阳能发电成本低于单纯太阳能热发电方式(solar energygenerating systems,SEGS)成本,考虑碳减排效益后,发电成本将进一步降低;省煤器前方案的太阳能发电成本低于省煤器后方案;锅炉集成太阳能发电成本受设计辐射强度、系统寿命、煤价与碳价、集热器成本的影响。

太阳能热气流发电系统辅助加热与塔囱高度研究

对太阳能塔囱热气流发电系统中辅助加热与塔囱高度的关系进行了分析研究,提出了在塔囱内对上升热气流进行二次辅助加热的设想,以增加气流速度,提高塔囱抽力,降低塔囱高度。以乌海沙漠太阳能热风气流发电系统为例,在塔囱压差和底部入口气流速度不变的情况下,最佳辅助加热气流温度为90℃;塔囱高度为80m时,辅助加热位置设在塔囱内距地面50m处较为合适。

太阳能辅助燃煤发电系统的优化设计

为了克服两相流带来传热效果的恶化以及避免流体分层现象,提出了新型抛物面槽式太阳能集热系统,利用扩容蒸发器代替传统的汽水分离器,通过对LS-3型抛物面槽式太阳能集热系统与常规燃煤机组热力系统耦合机理的研究而进行系统的集成优化。根据变热量等效焓降法,针对300 MW燃煤机组模拟分析了其在变工况下的热经济性能来探讨最优集成方案,得出了太阳能集热系统过热段出口蒸汽取代燃煤机组各段抽汽时热经济性变化规律以及扩容蒸发器中疏水最佳回水位置及其规律。结果表明,所有集成方案中取代三段抽汽,并且扩容蒸发器中疏水从燃煤机组主给水管路3号加热器出口汇入系统方案最优。

太阳能辅助燃煤发电系统单耗模型及参数敏感性分析

为研究太阳能引入对燃煤发电系统热力性能的影响,从单耗分析理论出发,建立太阳能辅助燃煤发电系统的单耗模型,对单纯燃煤机组和不同集成方式下的太阳能辅助燃煤发电系统的燃料单耗及成本单耗进行对比分析。结果表明:太阳能替代1段抽汽的辅助发电系统的燃料单耗及成本单耗均最低,分别为284.27 g/k Wh和0.38$/k Wh。在此基础上,以单耗性能最优的集成方案为例,对太阳直射辐射强度(DNI)、集热面积、油水换热温差、煤炭价格、集热器价格等关键因素对辅助发电系统燃料单耗及成本单耗的影响进行分析。

太阳能与燃煤机组集成发电系统

面临环境污染、化石燃料短缺及电力供应不足的严峻局势,介绍了一种新型的太阳能与燃煤机组集成发电系统。作为两种能源互补的复合发电系统,同时具备太阳能与燃煤发电的优势,又避免了各自单独发电的不足,是构建可持续发展电力能源体系的新途径。

槽式太阳能集热场与燃煤机组混合发电系统研究

通过太阳能与燃煤机组混合发电系统的分析研究,以槽式太阳能集热器与燃煤机组集成为基础,采用以工质直接吸收太阳能热的方式,考虑工质不同的引出和引入系统的部位,提出了三种不同的系统集成方式。对三种系统集成方式进行模拟,根据模拟结果对系统不同性能指标进行了分析,选出了其中最优的集成方式。同时对该系统集成方式进行了技术经济分析,结果表明其太阳能发电部分的LEC成本为0.539元/k W·h,低于单纯的太阳能热发电成本,与风力发电和秸秆发电等可再生资源发电技术相当。

塔式太阳能辅助燃煤发电系统设计与运行特性仿真研究

针对某350MW国产亚临界燃煤机组,设计了塔式太阳能辅助燃煤发电系统。塔式太阳能光热系统（太阳能锅炉）自高压加热器出口引出5%左右的给水将其加热至与燃煤锅炉相同的出口蒸汽参数后,与燃煤锅炉产生的蒸汽一同送入汽轮机做功。采用模块化建模方法,构建塔式太阳能辅助燃煤发电系统实时动态仿真模型,根据某地春分日的太阳能数据,模拟了该系统从第1天太阳能锅炉冷态启动开始的全天运行工况,以及太阳能锅炉在停炉后经过1夜的自然冷却在第2天早晨开始的热态启动工况。结果表明,在太阳能锅炉的启动初期会对燃煤机组的运行产生扰动,但在燃煤机组控制系统的自动调节下可以保证机组的稳定运行。为了保证太阳能辅助燃煤发电系统出口蒸汽参数与燃煤锅炉出口蒸汽参数匹配,太阳能的蒸汽流量随太阳能辐射强度变化,在正午达到最大值。太阳能锅炉热态启动时间与冷态启动相比大幅缩短,若能保证该系统连续运行,可为燃煤机组带来显著的经济效益。但由太阳能的间歇性决定的太阳能锅炉的频繁启停,会加剧太阳能锅炉金属材料的低周疲劳寿命损耗。

菲涅尔式太阳能辅助燃煤发电系统性能研究

菲涅尔式太阳能辅助燃煤发电系统(耦合系统)是以太阳能集热场收集的热量代替燃煤机组高压加热器抽汽,被代替的抽汽继续在汽轮机做功,可分为燃料减少型和功率增大型2种运行模式。对此,本文分别编写了2种运行模式的计算程序,计算了各自的热力性能和经济性能指标,并对各指标进行了分析。结果表明:燃料减少型耦合系统的机组煤耗率比原燃煤机组降低了15.04g/(kW·h);功率增大型耦合系统的输出功率相对于原燃煤机组增加了57.8 MW;耦合系统的太阳能光电转换效率远高于单纯光热发电系统;太阳能集热场的加入使得燃料减少型和功率增大型耦合系统的发电成本分别高于原燃煤机组17.54元/(MW·h)和16.86元/(MW·h)。

太阳能辅助燃煤发电系统经济性分析

介绍了太阳能辅助锅炉受热面替代部分省煤器作用和太阳能辅助给水回热加热的两种发电系统。应用等效热降法对这两种太阳能辅助燃煤发电集成方案的热经济指标进行了计算与比较,选择了太阳能辅助给水回热加热为优化的集成方案。对槽式集热器的换热效率,光热电转换效率及投资节煤比3个技术经济性相关指标进行研究,在太阳能辅助给水回热加热的方案中,通过综合比较利用太阳能产生的汽替换各级抽汽的计算结果后,得出了替换第六级抽汽最为合理的结论。