槽式太阳能辅助燃煤发电系统集成方式

针对某600 MW超临界发电机组,提出3种槽式太阳能辅助燃煤机组发电(SAPG)系统的集成方式.第1种为太阳能场并联取代高压加热器,第2种为太阳能场高压串联取代高压加热器,第3种为太阳能场低压串联取代高压加热器.利用Matlab编程建立槽式太阳能辅助燃煤电厂发电的仿真模型,在功率增大模式(PB模式)下仿真计算不同的集成方式热力性能,对3种集成方式下系统的太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标进行对比分析.结果表明,SAPG系统的3种集成方式随着太阳法向直接辐照度EDNI的增大,太阳能引入规模达到峰值为192.37 MW,太阳能发电量为59.55 MW,光电转换效率达到20.10%,标准煤耗率最低为264.44 g/(kW·h).当EDNI≤482 W/m2时,低压串联的集成方式下太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标均优于高压串联及并联集成的方式;当EDNI≥482 W/m2时,并联集成方式的热力性指标均优于其他2种集成方式,高压串联的集成方式热力性能指标最低.

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。

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。

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。

太阳能辅助燃煤发电系统的瞬态特性研究

利用太阳能辅助燃煤发电并预热燃煤电厂给水是一种高效、经济的太阳能热利用方式,以太阳能辅助燃煤发电系统为研究对象,对系统的主要子系统进行模型建立,并对不同负荷下的互补发电系统进行瞬态模型研究,基于年性能进行了蓄热量的优化研究。研究表明,当太阳能热刚好替代全部高压加热器时,太阳能热电转化效率最高。

太阳能辅助燃煤发电系统的储热量优化研究

用太阳能辅助燃煤发电并预热燃煤电厂给水是一种高效、经济的太阳能热利用方式。本文以太阳能辅助燃煤发电系统为研究对象,通过对系统的主要子系统进行模型仿真,证明通过设置储热系统可以提升互补发电系统的年太阳能光电转化效率稳定性。配置0.5h蓄热量时,互补发电系统的经济性最优,所对应的标准化发电成本和集热面积分别为:0.0629$/kWh和1.413×105m2(100%负荷)、0.0654$/kWh和9.42×104m2(75%负荷)以及0.0730$/kWh和5.89×104m2(50%负荷)。

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。

塔式太阳能辅助超超临界燃煤电站耦合方案研究

为了充分的利用塔式太阳能集热场的能量,提出将塔式太阳能集热场与超超临界燃煤机组耦合的新型发电系统。太阳能可取代的锅炉受热面为省煤器段、低温过热段、一次再热器蒸汽低温段,结合能量梯级利用原理,提出4种耦合方案,通过Ebsilon热力系统仿真软件进行建模和分析。对于使用二代熔融盐的塔式太阳能热电站与超超临界参数燃煤机组的耦合方案进行研究比较,结果表明:使用太阳能的热量加热锅炉尾部烟道受热面内流经的工质最适宜。同时,集热场中的熔融盐给水换热器与省煤器并联、熔融盐蒸汽换热器与一次低温再热器并联的效果最好。相较于原机组,可提高1.98%的机组热效率和1.7%的机组效率,并降低9.41g/(kW·h)的机组供电标准煤耗率。

基于热经济学的太阳能辅助发电系统性能评价

本文采用热经济学结构理论方法,以太阳能辅助600 MW燃煤发电系统为研究案例。构建了该系统的物理结构图、生产结构图,可以准确描述出系统各个设备之间的生产关系。使用所建立的燃料产品热经济学模型量化了各个设备的消耗、消耗的组成以及相互间消耗的交互关系。通过系统仿真,深入分析了太阳能辅助发电系统热力性能与原普通燃煤机组的差别。对太阳能辅助发电系统在变工况下系统性能及系统组成部分性能特性进行了详细研究。结果表明热经济学结构理论弥补了传统热力学分析方法(如未能考虑系统各个设备不可逆损失的不等价性等)不足,能够简单明确表示出每个组元对外部资源的消耗情况,并可以量化太阳能资源与燃煤资源对系统的影响。

太阳能辅助空冷机组互补发电系统热性能研究

以槽式太阳能辅助600 MW直接空冷燃煤机组互补发电系统为研究对象,依据机组装机容量选择与其匹配的集热场面积,建立互补发电系统模型,对THA工况与75%THA工况时功率增大运行模式下取代第3级高加和取代2、3级高加这两种取代方式进行热性能计算分析。在此基础上,为进一步分析气象因素对互补发电系统热性能的影响,以THA工况功率增大运行模式下取代第3级高加抽汽为例研究,结果表明:DNI越大、风速越高、环境温度越低,互补发电系统的热力性能越好。

集成太阳能燃煤锅炉极限抽汽下性能研究

以某600 MW亚临界和1 000 MW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。该系统将燃煤锅炉一部分高温蒸汽送入塔式太阳能集热器吸热,做功后的给水重新送回燃煤电厂。在确定抽汽极限的基础上,从锅炉侧温度调节、锅炉效率、排烟温度等方面研究了该系统锅炉在抽汽极限条件下的热力性能。结果表明:在变工况运行下烟气再循环能有效调节蒸汽温度,但会引起锅炉效率下降和排烟温度升高,锅炉热效率下降可达0.21%,排烟温度升高可达4.55℃。但锅炉侧效率下降引起的煤耗增加通过太阳能热发电侧来弥补,系统节煤效果明显。

基于动态仿真模型的SAPG系统热力特性研究

提出了以直接产生蒸汽型槽式聚光集热系统(Direct Steam Generation in Parabolic Trough Collectors,DSG-PTC)为辅助热源的太阳能热辅助燃煤机组一体化发电系统(Solar Thermal Aided Power Generation,SAPG)的6种集成方案;利用动态仿真模型从系统的层面研究了SAPG系统的运行特性,反映了两种能源系统间热力参数的匹配规律,验证了相关文献[2,7-9]所列举的SAPG系统各种集成方案的可行性;仿真试验分析了太阳进出云层过程SAPG系统动态响应特性;从热力学的角度计算分析了不同集成方式的SAPG系统热经济性,给出了最佳集成方案。