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。

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。

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。

CSP塔式电站定日镜采光面积及造价计算

CSP塔式电站工程设计可行性研究阶段快速估算定日镜场面积及造价对整个项目造价估算及可研文件编制具有重要意义。基于能量守恒原理,按'电—热—光'的逆向工艺流程,统计了各能量转换环节的效率:对于中小型凝汽式汽轮机组,总效率约30%左右;双罐储热系统储热效率一般91%~98%;吸热器年均热效率70%~85%;定日镜场年均效率50%~68. 7%。在此基础上,给出了简化的定日镜场面积计算方法,并以50 MW电站为例,给出了计算过程。通过对比德令哈50 MW熔融盐塔式电站工艺参数,分析得到文中提供的定日镜场面积计算结果与其偏差为-9. 4%^+28. 7%,按各效率中值计算得到的面积与其相比,偏差为+7. 2%。最后通过工程询价的方式给出了国内定日镜出厂价为800元/m^2,并对整个镜场造价做了估算。

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。

135 MW_(e)塔式太阳能热发电站全生命周期碳排放研究

以中国西北地区135 MWe塔式太阳能热发电站(太阳直接辐射量为2015 kWh/m2,年均光电效率为14.9%,储热时长为11.2 h,全生命周期为25年)为研究对象,基于全生命周期评估方法,通过研究边界定义、清单统计,计算得到该电站全生命周期4个阶段的度电碳排放量,并对结果进行分析。结果显示:1)该塔式太阳能热发电站的全生命周期度电碳排放量为22.7 gCO_(2e)/kWh,处于国内外同类电站度电碳排放量(22~35 gCO_(2e)/kWh)的低位水平,折合到单位镜场面积的度电碳排放量为1.56×10^(-5)gCO_(2e)/(kWh•m^(2))。2)在该塔式太阳能热发电站全生命周期4个阶段中,设备、材料制造阶段的度电碳排放量最高(占比约为87.4%),运营维护阶段次之(占比约为7.2%),废弃处置阶段位列第3(占比约为3.3%),建设安装阶段最低(占比约为2.1%)。3)当新增的百兆瓦级塔式太阳能热发电站发电量替代全国火力发电发电量的1%~20%时,年碳减排量可达0.49亿~9.78亿t。由此可知,塔式太阳能热发电站具有极大的碳减排能力及环保效益。

塔式太阳能定日镜聚光成像建模及仿真

根据太阳运行规律和定日镜及靶标位置分析不同日期太阳入射角的变化,在此基础上,根据科丁顿方程对球面定日镜的反射太阳影像进行了理论分析。讨论了定日镜反射聚光的特点,利用光线追踪原理建立了定日镜反射太阳光并与指定受光面相交的计算机近似模型,对定日镜反射太阳影像进行了计算机仿真。仿真得到的光斑大小与理论分析基本一致。

塔式太阳能热发电站设计点DNI优化研究

设计点法向直接辐射(direct normal irradiance,DNI)是塔式太阳能热发电站优化设计的重要参数。本研究采用由美国可再生能源实验室开发的数值模拟软件(system advisor model,SAM)对我国哈密地区典型配置的50 MW塔式太阳能热发电站进行数值模拟,考察设计点DNI为700 W/m2~950 W/m2时,各设计点DNI对应的最低成本电价的太阳倍数、镜场规模、储热时长、吸热器功率、发电量和利用小时数等,分析不同设计点DNI对塔式太阳能热发电站设计的影响。结果表明,在塔式太阳能热发电站设计时,开展设计点DNI优化研究工作是十分必要的,在本研究中,最低成本电价区间和最高年发电量的设计点DNI区间为750 W/m2~850 W/m2。

塔式光热电站熔盐储罐的全面质量管理应用

塔式太阳能光热发电站中,作为储换热系统的核心设备,熔盐储罐的建设质量对整个电站正常运行关系重大。质量是工程的生命,为提升熔盐储罐工程的建设质量,通过青海某国家示范性光热项目实践,将全面质量管理在熔盐储罐工程建设中开展应用,形成了一系列的管理方法,可为该类项目熔盐储罐工程的质量改进提供借鉴。

聚光型太阳能热发电现状及在我国应用的风险分析

聚光型太阳能热发电(CSP)是可能实现太阳能大规模利用的形式之一,其技术可行性已得到证明,并在个别国家进入了预商业化阶段。文章对目前世界上聚光型太阳能热发电的发展现状及未来发展障碍进行了阐述,针对我国发展CSP技术进行了风险分析,并提出了若干建议。

超临界二氧化碳布雷顿循环塔式光热系统及光伏-光热混合系统运行性能分析

本文对超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环塔式光热系统及光伏-光热混合系统在典型天气下的运行性能进行了研究。探究光热电站通过灵活调控出力,从而辅助间歇性出力的光伏电站发电并网的能力;分析光伏电站的接入对光热电站运行性能的影响;对比S-CO2布雷顿再压缩和部分冷却循环所组成的光热电站在不同运行场景下的热力性能。研究结果表明:光热电站可与光伏电站良好地配合,实现混合电站高效发电并网;光伏电站的接入会导致光热电站的运行效率降低,如晴天时,为辅助光伏电站并网,再压缩循环光热电站的运行效率由20.23%降至18.34%;在光热电站独立发电的运行场景下,再压缩循环光热电站性能更优,而在混合电站联合发电的运行场景下,部分冷却循环光热电站性能更优。

塔式太阳能热发电站中空冷凝汽器运行特性的研究

研究人员对用于火电机组的空冷凝汽器的特性已经开展过广泛的研究,结合太阳能热发电站的选址及其发电过程的特殊性可以看出,应用于太阳能热发电站的空冷凝汽器与应用于火电机组的空冷凝汽器有所区别。以某50 MW塔式太阳能热发电站中空冷凝汽器为研究对象,通过对相关影响因素进行分析并对典型天发电过程进行模拟,得到以下结论:太阳辐照度会对空冷凝汽器产生附加热负荷,影响的大小主要与太阳法向直射辐照度(DNI)、太阳散射辐照度(DHI)和太阳位置有关;在轴流风机出力达到最大之前,轴流风机耗功会随环境温度上升呈指数增长,之后,空冷凝汽器的压力会随着环境温度直线上升;对于需要每天启动的热发电机组来说,太阳辐照度较高的日落时刻的太阳辐照附加热负荷可能会在短时间内急剧增加,从而引起轴流风机耗功大幅度增加;环境温度较高时可能会引起空冷凝汽器压力的急剧升高,这在运行中需要给予特别关注。

塔式太阳能定日镜抗风设计参数研究

以某型定日镜为研究对象,通过刚性缩尺模型的多通道同步测压风洞实验,获取多种工况下定日镜的风压分布结果。基于理论分析结果,获得该型定日镜的结构抗风设计参数变化规律,并给出适合中国规范采用的该型定日镜抗风设计参数推荐值,为中国类似定日镜结构抗风设计参数取值和塔式太阳能光热发电站设计规范的编制提供借鉴。

100 MW熔盐塔式太阳能热发电站中汽轮机主蒸汽参数选择的对比分析

太阳能热发电站中汽轮机主蒸汽参数的选择对此类电站的经济性起着至关重要的作用,是决定此类电站投资额及系统运行状况的关键参数。以国内某汽轮机主机厂提供的相关数据为依据,并结合国内太阳能热发电站的设计经验,对甘肃省某100 MW熔盐塔式太阳能热发电站中汽轮机主蒸汽参数(主蒸汽压力和主蒸汽温度)的选择进行了简要的对比分析,并针对主蒸汽参数的选取进行了推荐,以期为熔盐塔式太阳能热发电站的设计提供参考。

100 MW熔融盐塔式太阳能热发电站的吸热器输出热功率与储热时长的优化研究

储热系统对非连续性的太阳能输入具有平抑作用,是塔式太阳能热发电系统的重要子系统。依托某100 MW熔融盐塔式太阳能热发电站的实际工程参数建立了计算模型,模拟分析了采用不同储热时长及吸热器输出热功率时对熔融盐塔式太阳能热发电站的初投资成本、内部收益率(IRR)和平准化度电成本(LCOE)的影响。模拟结果表明:在项目所在地的太阳能资源条件下,随着储热时长的增加,熔融盐塔式太阳能热发电站的初投资成本将会增大,IRR值呈先增大后减小的趋势,LCOE值呈先减小后增大的趋势。在太阳倍数(SM)为2.6的前提下,模拟得出的最优储热时长为12 h,对应的IRR值最大值为9.07,LCOE值最低可达1.07元/kWh,此时该熔融盐塔式太阳能热发电站具有合理的初投资成本、较高的IRR值和具有竞争力的LCOE值。本分析方法对熔融盐塔式太阳能热发电站储热系统的初步优化设计具有参考价值。

塔式光热发电无线仪表和无线网络配置研究

本文分析了一种群塔式太阳能光热发电系统的定日镜、吸热蓄热器、汽水管道等系统的基本仪表配置和仪表的主要功能。根据这些仪表配置的特点提出了无线仪表和无线网络的具体配置方案。本文还介绍了每种无线仪表的特点和在群塔式太阳能光热发电系统中的具体应用范围以及各种无线网络设备,如无线多功能节点、各类无线转接模块、手持设备、无线管理平台等的功能以及配置。

塔式光热电站吸热塔设计高度优化分析

为实现塔式光热电站的高效运行,需要合理设计吸热塔的高度以达到电站效率和建设成本的平衡。以中国西北某省70万m^(2)镜场的塔式光热电站为例,应用中国电建西北勘测设计研究院有限公司自主研发的性能评估软件对吸热塔高度相关的镜场效率和综合收益进行了优化研究。结果表明,随着吸热塔高度的增加,镜场效率增加带来的收益和吸热塔高度增加付出的成本之差会逐渐变小。基于项目的边界条件,在吸热塔高度为180 m时,综合收益最高,但不同电价下的综合收益相差较大。在进行塔式光热电站设计的过程中,可采用此方法确定吸热塔高度,以提高项目的经济性。

塔式太阳能热发电中定日镜的精度检测方法

介绍了塔式太阳能热发电中定日镜精度检测的常用方法,包括对定日镜关键零部件及定日镜整体的精度检测。定日镜关键零部件主要包括减速机、推杆(含电动及液压推杆),其精度检测是采用专用的测试工装进行;定日镜整体精度检测主要包括定日镜跟踪准确度及定日镜面形精度检测,均采用图像处理技术进行。通过这些检测方法可保证工程应用中的定日镜能够达到设计要求,起到良好的聚光作用。

塔式太阳能光热电站控制系统研究

[目的]旨在解决塔式太阳能光热电站控制领域的难点问题。[方法]首先基于太阳位置计算天文算法,发明了一种高精度,易于工程实现的定日镜跟踪控制算法;其次对定日镜场控制系统的主要控制技术进行了研究,包括系统架构、硬件与软件设计方案、基于图像处理的反馈测量方案;最后对电站的全厂控制系统进行了整体设计规划并提出了镜场控制系统与DCS主控系统之间的信号接口。[结果]可大幅度降低工程成本,缩短建设周期。[结论]研究成果体系完整、易于工程实现,可用较低的工程造价满足塔式光热电站控制精度的要求。

塔式太阳能电站熔盐换热器设计发展概述

熔盐换热器作为塔式太阳能熔盐储热发电系统中的一个重要设备,随着太阳能储热发电技术的发展,产生了各种不同形式的设计。从熔盐物性特点和太阳能储热发电技术特点的角度出发,对熔盐换热器设计要点进行了阐述。并通过归纳总结新型换热器技术在熔盐换热器上的应用,来展望熔盐换热器技术的发展趋势。