塔式太阳能辅助燃煤发电系统太阳能贡献度研究

塔式太阳能辅助燃煤发电是将塔式太阳能所获得的热量与燃煤电站相同品位的能量相耦合,借助燃煤电站的发电系统,实现太阳能热的间接发电,该方法可以省却单纯塔式太阳能热发电所需的汽轮机、发电机和回热换热器等部件,从而降低太阳能热发电的初投资。由于太阳能热在系统中间接发电,如何准确评价太阳能在发电过程中的贡献度值得深入研究。基于热力学第二定律和热经济学基本原理,对塔式太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能的贡献度进行研究,厘清太阳能热在系统中的分布关系,得出太阳能热的实际发电量和由于太阳能设备的投入而增加的度电成本。最后对某600 MW塔式太阳能辅助燃煤发电系统进行案例分析,验证该方法的可行性。该塔式太阳能辅助燃煤发电系统中,太阳能的发电量占4.24%,而其度电成本中太阳能所占比例仅有0.91%。

太阳能热与燃煤电站互补发电技术综述

太阳能热与燃煤电站互补发电(SAPG)系统作为一种新型互补发电技术,在减少燃煤电站CO排放的同时,可降低光热发电成本,近年来备受关注。首先,基于槽式和塔式太阳能集热场工作原理和运行特点,总结了槽式和塔式太阳能集热场与燃煤机组集成时的多种耦合方案,并对不同耦合方案下系统的集成原理进行分析。因塔式太阳能集热场换热介质的工作温度较高,与燃煤机组的集成部位既可在回热系统侧,也可在锅炉侧,槽式太阳能集热场换热介质工作温度较低,与燃煤机组集成多在回热系统侧。其次,总结了SAPG系统热力性能研究进展,目前针对SAPG系统热力性能的研究多集中在静态性能方面,动态性能分析较少。静态性能分析主要包括设计工况、变工况下系统光电转换效率、太阳能发电功率等性能指标以及蓄热系统对SAPG系统运行影响等。结果表明,无论在何种工况下,SAPG系统中的光电转换效率均明显高于纯光热系统;动态性能分析主要研究太阳辐照强度实时变化、系统云遮等工况下,SAPG系统在一段时间内的参数变化规律,分析太阳辐照扰动对系统运行稳定性、安全性的影响,并制定SAPG系统的运行控制策略。然后,论述了SAPG系统经济性能,经计算,SAPG系统发电成本约0.66元/kWh。对于太阳能贡献度的计算,分析热量比例分配法、抽汽做功能力法、热经济成本法和太阳能贡献度解析算法4种方法,其中太阳能贡献度解析法和热经济成本法不仅考虑了能量、品位,还兼顾太阳热能在系统中的不等价特性,是2种相对准确的太阳能贡献度计算方法。目前SAPG电站的实际工程较少,且多分布在国外,国内仅有大唐天威嘉峪关10 MW槽式光煤互补项目和山西国金2个实际工程项目,实际运行数据及经验相对较少。最后,基于目前SAPG系统研究现状,提出太阳能与燃煤机组互补发电技术未来可能的发展方向,即寻求提升燃煤机组深度调峰能力的SAPG耦合方案、挖掘SAPG系统的热电联供技术将成为SAPG技术重点研究课题。