太陽(yáng)能輔助太陽(yáng)能發(fā)電畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)</p><p>　　題目：生物質(zhì)能輔助太陽(yáng)能光伏光熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　生物質(zhì)能輔助太陽(yáng)能光伏光熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　到目前為止，石油、天然氣和煤炭等化石能源仍然是世界經(jīng)濟(jì)的能源支柱，然而化石資源的有限

2、和對(duì)環(huán)境的危害性，已經(jīng)日益地威脅著人類社會(huì)的安全和發(fā)展。充足的能源、潔凈的環(huán)境是經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。1996年聯(lián)合國(guó)環(huán)境署報(bào)告指出：“從現(xiàn)在到2020年，全球能源消耗將比現(xiàn)在增長(zhǎng)50%到100%，由此造成溫室效應(yīng)的氣體排放將會(huì)增加45%到90%，從而帶來(lái)災(zāi)難性后果。”為了制止地球的溫暖化，為了人類盡快走出燃煤時(shí)代，構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定的可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)社會(huì)，各國(guó)都在不斷追求不排放CO2，不污染環(huán)境的清潔能源。</p><

3、p>　　太陽(yáng)能和生物質(zhì)能聯(lián)合熱發(fā)電以太陽(yáng)能和生物質(zhì)資源為主要能源，本身不額外排放 CO2，項(xiàng)目各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)好，能夠達(dá)到綠色環(huán)保電廠的要求。無(wú)論哪種聯(lián)合形式，電站的綜合熱發(fā)電效率都比獨(dú)立的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)有大幅度的提高。太陽(yáng)能和生物質(zhì)聯(lián)合熱發(fā)電技術(shù)為我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)的快速發(fā)展提供了一個(gè)寶貴的機(jī)遇。本選題是針對(duì)生物質(zhì)能輔助太陽(yáng)能光伏光熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)行特性進(jìn)行分析，繼而設(shè)計(jì)出可行的優(yōu)良的控制系統(tǒng)。<

4、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；生物質(zhì)能；光伏發(fā)電；光熱發(fā)電</p><p>　　目前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)利用主要集中歐洲，占世界安裝總量的81％。德國(guó)從2003年采取優(yōu)惠政策推動(dòng)光伏發(fā)電的發(fā)展，使得民眾大量安裝光伏系統(tǒng)。光伏安裝容量在2010年達(dá)到7.4GW，占世界安裝總量的44.1％，是目前全球最大的太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)。西班牙則發(fā)展迅速，2007年新增太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)容量640MW，成為

5、全球新的第二大市場(chǎng)。</p><p>　　我國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)政策的拉動(dòng)下，光伏產(chǎn)業(yè)逐漸興起并迅速發(fā)展，于2007年開(kāi)始成為世界太陽(yáng)能電池第一制造大國(guó)，同時(shí)涌現(xiàn)了無(wú)錫尚德、保定英利、蘇州阿特斯和常州天合等一大批優(yōu)秀的光伏企業(yè)，帶動(dòng)了上下游企業(yè)的發(fā)展，中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。</p><p>　　使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電，能有效減少二氧化碳的排放，減少溫室效應(yīng)，降低常規(guī)能源消耗。無(wú)論從能源安全

6、的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略角度出發(fā)，還是從調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)需求考慮，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位。在目前情況下，完全商業(yè)化運(yùn)作的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出火力發(fā)電，價(jià)格上無(wú)法與火電競(jìng)爭(zhēng)。因此，光伏發(fā)電市場(chǎng)現(xiàn)階段一方面需要不斷開(kāi)發(fā)新的工藝、技術(shù)和材料，降低生產(chǎn)成本；另一方面也需要國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策大力支持。</p><p>　　BIOMASS AUXILIARY SOLAR PHOTOVOLTAIC SOLA

7、R THERMAL POWER GERERATION SYSTEM DESIGN</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　So far, oil, gas and coal and other fossil fuels are still the pillars of the world economy, energy, the en

8、vironment, however limited, and the dangers of fossil resources, has become increasingly threaten the security and development of human society. Plenty of energy, a clean environment is a basic condition for sustained ec

9、onomic development. 1996 UNEP report noted: "From now to 2020, global energy consumption than they are now up 50% to 100%, and the resulting greenhouse gas emissions will in</p><p>　　Solar and biomass p

10、ower generation combined with thermal solar and biomass resources for primary energy, itself no extra emissions CO2, various environmental indicators project well, to achieve the requirements of green plants. Either form

11、 of association, integrated thermal power plant efficiency than the separate solar thermal power system has greatly improved.Solar and biomass power generation technology combined with thermal solar thermal power industr

12、y of China's rapid development and key te</p><p>　　Key words : Solar；biomass； PV； Solar thermal power generation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b>

13、;</p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 選題意義1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.3.1 生物質(zhì)能

14、發(fā)電國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況2</p><p>　　1.3.2 太陽(yáng)能發(fā)電國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況3</p><p>　　1.3.3 太陽(yáng)能和生物質(zhì)能綜合利用的發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　2 太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)5</p><p>　　2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電5</p><p>　　2.1.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理5</p&g

15、t;<p>　　2.1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成6</p><p>　　2.1.3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類6</p><p>　　2.1.3.1 離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)7</p><p>　　2.1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)7</p><p>　　2.1.4 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)8</p><

16、p>　　2.2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電8</p><p>　　2.2.1 太陽(yáng)能光熱發(fā)電的原理8</p><p>　　2.2.2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)的分類8</p><p>　　2.2.2.1 槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)9</p><p>　　2.2.2.2 塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)9</p><p>　　2.2.2.3 碟

17、式（盤式）太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)11</p><p>　　2.2.2.4 線性菲涅耳反射器系統(tǒng)12</p><p>　　2.2.3 主要聚光發(fā)熱技術(shù)路線比較13</p><p>　　3 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)14</p><p>　　3.1 生物質(zhì)的種類和特點(diǎn)14</p><p>　　3.2 生物質(zhì)能的利用轉(zhuǎn)化方式14&

18、lt;/p><p>　　3.3 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)15</p><p>　　3.3.1 直接燃燒技術(shù)15</p><p>　　3.3.1.1 固定/活動(dòng)式爐排燃燒系統(tǒng)16</p><p>　　3.3.1.2 流化床燃燒技術(shù)17</p><p>　　3.3.2 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)17</p><

19、p>　　4 生物質(zhì)能輔助太陽(yáng)能光伏光熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　4.1 簡(jiǎn)述19</b></p><p>　　4.2 生物質(zhì)能輔助槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電19</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)組成及基本原理19</p><p>　　4.2.2系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)與分析20</p>&

20、lt;p>　　4.2.3系統(tǒng)性能模擬22</p><p>　　4.2.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件22</p><p>　　4.2.3.2系統(tǒng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則23</p><p>　　4.2.3.3系統(tǒng)模擬結(jié)果及分析24</p><p>　　4.3 塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電與生物質(zhì)能聯(lián)合26</p><p>　　4.4 槽式-塔

21、式太陽(yáng)能熱發(fā)電與生物質(zhì)能聯(lián)合27</p><p><b>　　結(jié)論28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p>　　目前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)利用主要集中歐洲，占世界安裝總量的81％。德國(guó)從2

22、003年采取優(yōu)惠政策推動(dòng)光伏發(fā)電的發(fā)展，使得民眾大量安裝光伏系統(tǒng)。光伏安裝容量在2010年達(dá)到7.4GW，占世界安裝總量的44.1％，是目前全球最大的太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)。西班牙則發(fā)展迅速，2007年新增太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)容量640MW，成為全球新的第二大市場(chǎng)。</p><p>　　我國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)政策的拉動(dòng)下，光伏產(chǎn)業(yè)逐漸興起并迅速發(fā)展，于2007年開(kāi)始成為世界太陽(yáng)能電池第一制造大國(guó)，同時(shí)涌現(xiàn)了無(wú)錫尚德、保定英利

23、、蘇州阿特斯和常州天合等一大批優(yōu)秀的光伏企業(yè)，帶動(dòng)了上下游企業(yè)的發(fā)展，中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。</p><p>　　使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電，能有效減少二氧化碳的排放，減少溫室效應(yīng)，降低常規(guī)能源消耗。無(wú)論從能源安全的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略角度出發(fā)，還是從調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)需求考慮，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位。在目前情況下，完全商業(yè)化運(yùn)作的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出火力發(fā)電，價(jià)格上無(wú)法與火電競(jìng)爭(zhēng)。因此，光伏

24、發(fā)電市場(chǎng)現(xiàn)階段一方面需要不斷開(kāi)發(fā)新的工藝、技術(shù)和材料，降低生產(chǎn)成本；另一方面也需要國(guó)家出臺(tái)</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在世界范圍內(nèi)不可再生資源的使用量已經(jīng)大大超過(guò)環(huán)境所能承受的范圍，燃燒發(fā)電廠產(chǎn)生的污染物對(duì)

25、地球環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面影響?；茉炊倘币约盎茉蠢脦?lái)的環(huán)境污染和全球變暖已成為制約人類社會(huì)發(fā)展的瓶頸，能源結(jié)構(gòu)的變革勢(shì)在必行，可再生能源以其取之不盡和清潔環(huán)保等優(yōu)勢(shì)將逐漸取代化石能源，其中太陽(yáng)能熱發(fā)電和生物質(zhì)能直燃發(fā)電是兩種重要的可再生能源利用方式，得到了國(guó)際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。</p><p><b>　　1.2選題意義</b></p><p>　　生物質(zhì)

26、能是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式儲(chǔ)存在生物質(zhì)中的能量形式。是以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，是取之不盡、用之不竭的能源資源，是太陽(yáng)能的一種表現(xiàn)形式。生物質(zhì)能是人類賴以生存的重要能源，目前僅次于煤炭、石油和天然氣，位居世界能源消費(fèi)總量的第4位。生物質(zhì)能具有可再生性、種類多樣性、低污染性、分布廣泛、儲(chǔ)量豐富等特點(diǎn)。生物質(zhì)能通過(guò)植物的光合作用可以再生，因此生生不息、永續(xù)不竭。據(jù)生物學(xué)家估計(jì)，生物質(zhì)能的年產(chǎn)量相當(dāng)于世界目前總

27、能耗的10倍，隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展，生物質(zhì)資源還將越來(lái)越豐富。此外，生物質(zhì)的硫、氮含量遠(yuǎn)低于煤炭 、石油等能源，燃燒時(shí)溫室氣體排放很少，能有效地減緩溫室效應(yīng)。</p><p>　　太陽(yáng)能是一種潔凈的可再生能源，取之不盡、用之不竭。聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是利用太陽(yáng)能聚光技術(shù)加熱工質(zhì)，然后通過(guò)朗肯循環(huán)發(fā)電。根據(jù)聚光技術(shù)的不同將太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)分為槽式、菲涅爾式、塔式和碟式，目前槽式技術(shù)較為成熟，已有商業(yè)化電站運(yùn)行。已建及在

28、建的拋物槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電電站大多以合成導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)，但受導(dǎo)熱油高溫分解的限制，通常使用的導(dǎo)熱油的最高工作溫度低于400℃，導(dǎo)致汽輪機(jī)入口主蒸汽參數(shù)最高為370-380℃，制約了系統(tǒng)發(fā)電效率的提高，目前該種電站峰值發(fā)電效率僅為24％。發(fā)電效率較低導(dǎo)致槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)開(kāi)發(fā)利用成本居高不下，在經(jīng)濟(jì)上無(wú)法與常規(guī)的化石能源相競(jìng)爭(zhēng)。由于單獨(dú)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電存在許多問(wèn)題，特別是考慮到系統(tǒng)效率低以及蓄熱技術(shù)還不成熟等，太陽(yáng)能與化石能源互補(bǔ)的利用

29、模式得到了廣泛關(guān)注，但化石能源的使用仍會(huì)增加的排放并污染環(huán)境。</p><p>　　如果要解決這些問(wèn)題，最合適的方法是采用生物質(zhì)能輔助太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，這樣不僅可以有效解決太陽(yáng)能利用不穩(wěn)定的問(wèn)題，同時(shí)可利用成熟的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，既節(jié)省了生物質(zhì)發(fā)電廠的生物質(zhì)燃料，又降低了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展同能源短缺之間的矛盾日益突出，人類將面臨資源和環(huán)境的雙重壓力，如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是急需解決的主

30、要矛盾之一。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)造成環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，從戰(zhàn)略角度出發(fā)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、依靠科技進(jìn)步，利用生物質(zhì)能、太陽(yáng)能等可再生資源是一個(gè)有效途徑。本選題是針對(duì)太陽(yáng)能和生物質(zhì)能的發(fā)電原理、特性進(jìn)行分析，然后設(shè)計(jì)出可行的優(yōu)良的控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　1.3.1 生物質(zhì)能發(fā)電國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況</p><p>　　生物質(zhì)能

31、發(fā)電起源于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)世界性石油危機(jī)爆發(fā)，丹麥開(kāi)始積極開(kāi)發(fā)清潔的可再生能源。在BWE公司的技術(shù)支撐下，1988年誕生了世界上第一座秸桿生物燃料發(fā)電廠，此后生物質(zhì)能發(fā)電在許多國(guó)家開(kāi)始大規(guī)模發(fā)展。</p><p>　　目前，美國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電的總裝機(jī)容量達(dá)10000MW，主要分布在紙漿、紙產(chǎn)品加工廠和其他林產(chǎn)品加工廠。西班牙、瑞典、芬蘭、法國(guó) 、英國(guó) 、加拿大、奧地利等國(guó)也投產(chǎn)運(yùn)行了多個(gè)秸稈焚燒發(fā)電機(jī)組。其中

32、，位于英國(guó)坎貝斯的生物質(zhì)能發(fā)電廠是目前世界上最大的秸稈發(fā)電廠，裝機(jī)容量38MW，總投資約5 億丹麥克朗。除這些發(fā)達(dá)國(guó)家外，泰國(guó)、印度、巴西和東南亞等發(fā)展中國(guó)家也通過(guò)引進(jìn)技術(shù)或自行研發(fā)開(kāi)展了多個(gè)生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目。</p><p>　　我國(guó)從1987 年起開(kāi)始生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)研究。1998年，1MW谷殼氣化發(fā)電示范工程建成投入運(yùn)行。1999 年，1MW木屑?xì)饣l(fā)電示范工程建成投入運(yùn)行。2000年，6MW 秸稈氣化發(fā)電

33、示范工程建成投入運(yùn)行，為我國(guó)更好地利用生物質(zhì)能源奠定了良好基礎(chǔ)。</p><p>　　為推動(dòng)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，2003年以來(lái)，國(guó)家先后批準(zhǔn)了河北晉州、山東單縣、江蘇如東和湖南岳陽(yáng)等多個(gè)秸稈發(fā)電示范項(xiàng)目。2006年，我國(guó)頒布了《可再生能源法》，并實(shí)施了生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)惠上網(wǎng)電價(jià)等有關(guān)配套政策，使生物質(zhì)能發(fā)電, 特別是秸稈發(fā)電迅速發(fā)展。國(guó)家電網(wǎng)公司、五大發(fā)電集團(tuán)等大型國(guó)有、民營(yíng)以及外資企業(yè)紛紛投資參與我國(guó)生物質(zhì)能

34、發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)。截至2007年底，相關(guān)部門已核準(zhǔn)項(xiàng)目87個(gè)，總裝機(jī)規(guī)模220萬(wàn)kW。全國(guó)已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目超過(guò)15個(gè)，在建項(xiàng)目 30多個(gè)?？梢?jiàn)，我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)正漸入佳境。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)從事生物質(zhì)氣化及直接燃燒發(fā)電技術(shù)的生產(chǎn)科研機(jī)構(gòu)主要有：中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院、華中科技大學(xué)、山東省科學(xué)院和其它一些科研院所，他們的一些研究成果已經(jīng)進(jìn)入商

35、品化階段。</p><p>　　1.3.2 太陽(yáng)能發(fā)電國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況</p><p>　　1954年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Chapin等研制出了世界上第一個(gè)多晶硅太陽(yáng)能電池，電效率位6％，誕生了將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。從1954～1998年，美國(guó)、俄羅斯和德國(guó)等國(guó)家不斷對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行研究，電池的效率在不斷提高。最近10年世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在2001～2008年期間，全球光

36、伏發(fā)電新增容量持續(xù)快速增長(zhǎng)，年均增速達(dá)50.2％，復(fù)合增長(zhǎng)率為47％，2008年產(chǎn)量達(dá)到6.85GW。</p><p>　　目前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)利用主要集中歐洲，占世界安裝總量的81％。德國(guó)從2003年采取優(yōu)惠政策推動(dòng)光伏發(fā)電的發(fā)展，使得民眾大量安裝光伏系統(tǒng)。光伏安裝容量在2010年達(dá)到7.4GW，占世界安裝總量的44.1％，是目前全球最大的太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)。西班牙則發(fā)展迅速，2007年新增太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)容

37、量640MW，成為全球新的第二大市場(chǎng)。</p><p>　　我國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)政策的拉動(dòng)下，光伏產(chǎn)業(yè)逐漸興起并迅速發(fā)展，于2007年開(kāi)始成為世界太陽(yáng)能電池第一制造大國(guó)，同時(shí)涌現(xiàn)了無(wú)錫尚德、保定英利、蘇州阿特斯和常州天合等一大批優(yōu)秀的光伏企業(yè)，帶動(dòng)了上下游企業(yè)的發(fā)展，中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。</p><p>　　使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電，能有效減少二氧化碳的排放，減少溫室效應(yīng)，降低常規(guī)能源消

38、耗。無(wú)論從能源安全的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略角度出發(fā)，還是從調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)需求考慮，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位。在目前情況下，完全商業(yè)化運(yùn)作的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出火力發(fā)電，價(jià)格上無(wú)法與火電競(jìng)爭(zhēng)。因此，光伏發(fā)電市場(chǎng)現(xiàn)階段一方面需要不斷開(kāi)發(fā)新的工藝、技術(shù)和材料，降低生產(chǎn)成本；另一方面也需要國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策大力支持。</p><p>　　1.3.3 太陽(yáng)能和生物質(zhì)能綜合利用的發(fā)展趨勢(shì) </p&g

39、t;<p>　　太陽(yáng)能和生物質(zhì)能作為開(kāi)發(fā)潛力巨大的可再生能源，已經(jīng)引起了世界全國(guó)的廣泛關(guān)注。對(duì)于新能源利用技術(shù)，加快技術(shù)發(fā)展，擴(kuò)大市場(chǎng)推廣，提高利用效率滿足我國(guó)甚至全球的能源需求具有重大的意義。對(duì)于太陽(yáng)能光伏光熱發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電的利用進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：</p><p>　　（1）從調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)需求考慮，太陽(yáng)能光伏發(fā)電會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，目前需要開(kāi)發(fā)新的工藝、技術(shù)和材料，降低生

40、產(chǎn)成本，通過(guò)生物質(zhì)能的輔助達(dá)到穩(wěn)定，同時(shí)需要國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策大力支持。</p><p>　?。?）太陽(yáng)能發(fā)電在節(jié)能、環(huán)保方面的優(yōu)越性使其得到越來(lái)越多的應(yīng)用，但系統(tǒng)龐大、初投資高、穩(wěn)定性和可靠性較差等是下一步要解決的問(wèn)題。</p><p>　?。?）太陽(yáng)能生物質(zhì)能輔助系統(tǒng)將太陽(yáng)能技術(shù)和生物質(zhì)能技術(shù)相結(jié)合，提高了系統(tǒng)的能效比。直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于集熱／蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)及其與系統(tǒng)的匹配

41、、循環(huán)工質(zhì)的選擇等；而非直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)關(guān)注系統(tǒng)的規(guī)模、尺度和復(fù)雜程度以及且集熱循環(huán)存在的管路腐蝕、冬季防凍、夏季防止過(guò)熱等問(wèn)題。</p><p>　?。?）太陽(yáng)能光伏光熱綜合利用將經(jīng)過(guò)加熱后的流體用作采暖或提供熱水，同時(shí)降低電池板的工作溫度提升光電效率，這種利用方式將大大提高太陽(yáng)能的綜合利用效率。目前關(guān)注的問(wèn)題是集熱和冷卻系統(tǒng)的匹配、循環(huán)工質(zhì)的選擇、不同工況的控制等。</p><p>

42、;<b>　　2 太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)</b></p><p>　　太陽(yáng)能發(fā)電主要有太陽(yáng)能光發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電兩種基本方式。不通過(guò)熱過(guò)程直接將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換成電能的利用方式稱為太陽(yáng)能光發(fā)電，目前得到實(shí)際應(yīng)用的是光伏電池。太陽(yáng)能熱發(fā)電是將吸收的太陽(yáng)輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。太陽(yáng)能熱發(fā)電有多種類型, 主要有以下五種: 塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)、盤式系統(tǒng)、太陽(yáng)池和太陽(yáng)能塔熱氣流發(fā)電。前三種是聚光型太陽(yáng)能熱發(fā)電

43、系統(tǒng), 后兩種是非聚光型。一些發(fā)達(dá)國(guó)家將太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)作為國(guó)家研發(fā)重點(diǎn), 制造了數(shù)十臺(tái)各種類型的太陽(yáng)能熱發(fā)電示范電站，已達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用水平。</p><p>　　2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電</p><p>　　2.1.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的原理</p><p>　　光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料光伏效應(yīng)直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。早在 1839年,法國(guó)科學(xué)家

44、貝克勒爾就發(fā)現(xiàn)光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來(lái)被稱為“光生伏打效應(yīng)(Photovoltaic Effect)”, 簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)” 。然而 , 第一個(gè)實(shí)用單晶硅光伏電池(Solar Cell)直到 1954 年才在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功, 從此誕生了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。</p><p>　　光伏發(fā)電的基本原理如圖 2-1 所示。半導(dǎo)體材料組成的PN 結(jié)兩側(cè)因多數(shù)載流子(N

45、區(qū)中的電子和P 區(qū)中的空穴)向?qū)Ψ降臄U(kuò)散而形成寬度很窄的空間電荷區(qū) w , 建立自建電場(chǎng) Ei 。它對(duì)兩邊多數(shù)載流子是勢(shì)壘 ,阻擋其繼續(xù)向?qū)Ψ綌U(kuò)散,但它對(duì)兩邊的少數(shù)載流子(N 區(qū)中的空穴和 P 區(qū)中的電子)卻有牽引作用 ,能把它們迅速拉到對(duì)方區(qū)域。穩(wěn)定平衡時(shí),少數(shù)載流子極少 ,難以構(gòu)成電流和輸出電能。但是, 當(dāng)太陽(yáng)光照射到 PN 結(jié)時(shí) , 如圖 l(a)、(b)所示, 以光子的形式與組成 PN 結(jié)的原子價(jià)電子碰撞 ,產(chǎn)生大量處于非平衡狀

46、態(tài)的電子 -空穴對(duì) ,其中的光生非平衡少數(shù)載流子在內(nèi)建電場(chǎng)Ei 的作用下 , 將 P 區(qū)中的非平衡電子驅(qū)向 N區(qū),N 區(qū)中的非平衡空穴驅(qū)向P 區(qū), 從而使得N 區(qū)有過(guò)剩的電子,P 區(qū)有過(guò)剩的空穴。這樣在 PN 結(jié)附近就形成與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)Eph 。光生電場(chǎng)除一部分抵消內(nèi)建電場(chǎng)外, 還使 P型層帶正電 ,N 型層帶負(fù)電, 在N 區(qū)和 P 區(qū)之間的薄層產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外部電路時(shí) ,就會(huì)產(chǎn)生電流,輸出電能。當(dāng)把眾多這樣小的太

47、陽(yáng)能光伏電池單元通過(guò)串并聯(lián)的方式組合</p><p>　　圖2-1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的原理圖</p><p>　　2.1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成</p><p>　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池方陣、控制器和逆變器組成 。</p><p>　　1. 太陽(yáng)能電池方陣</p><p>　　在有光照(無(wú)論是太陽(yáng)光

48、還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照)情況下 ,電池吸收光能, 電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的積累 ,即產(chǎn)生“光生電壓” , 這就是“光生伏打效應(yīng)” 。在光生伏打效應(yīng)的作用下,太陽(yáng)能電池的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì), 將光能轉(zhuǎn)換成電能, 如同一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器 。太陽(yáng)能電池一般為硅電池 ,分為單晶硅太陽(yáng)能電池 , 多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池三種。</p><p><b>　　2. 控制器</b></p>

49、<p>　　控制器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程控制 ,并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù) 、過(guò)放電保護(hù)的作用 。在溫差較大的地方,控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。</p><p><b>　　3. 逆變器</b></p><p>　　由于太陽(yáng)能電池和蓄電池是直流電源, 當(dāng)負(fù)載是交流負(fù)載時(shí), 逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的必不可少的設(shè)備。逆變器按運(yùn)行方式 ,可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和

50、并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng) ,為獨(dú)立負(fù)載供電 ;并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)。</p><p>　　逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器 。方波逆變器電路簡(jiǎn)單, 造價(jià)低,但諧波分量大,一般用于幾百瓦以下和對(duì)諧波要求不高的系統(tǒng);正弦波逆變器成本高 ,但可以適用于各種負(fù)載 。</p><p>　　2.1.3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類<

51、;/p><p>　　目前 ,太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為兩類:離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)與光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 。</p><p>　　2.1.3.1 離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)</p><p>　　離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)為未與公共電網(wǎng)相聯(lián)接，又稱為獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)的無(wú)電地區(qū)和一些特殊場(chǎng)所, 如為公共電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠(yuǎn)農(nóng)村、海島、通信中繼站、邊防哨所等場(chǎng)合提供電源 。&

52、lt;/p><p>　　離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)是一種常見(jiàn)的太陽(yáng)能應(yīng)用方式 ,系統(tǒng)簡(jiǎn)單, 適應(yīng)性廣, 但因其蓄電池的體積偏大和維護(hù)困難,限制了使用范圍 ,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)</p><p>　　2.1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為與公共電網(wǎng)相聯(lián)接，共同承擔(dān)

53、供電任務(wù)。它是太陽(yáng)能光伏發(fā)電進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化發(fā)電階段, 成為電力工業(yè)組成部分之一的重要方向 ,也是當(dāng)今世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì) 。</p><p>　　當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí), 太陽(yáng)能電力不足就向市電購(gòu)電。在背靠電網(wǎng)的前提下, 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)省掉了蓄電池 ,從而擴(kuò)展了使用的范圍,提高了靈活性,并降低了造價(jià),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-3所示 。</p><p>　　聯(lián)網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系

54、統(tǒng)具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性：</p><p>　　(1)可以對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰 ,提高電網(wǎng)末端的電壓穩(wěn)定性, 改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，有效地消除電網(wǎng)雜波。</p><p>　　(2)所發(fā)電能回饋電網(wǎng), 以電網(wǎng)為儲(chǔ)能裝置, 省掉蓄電池。與獨(dú)立太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)相比可減少建設(shè)投資 35%～ 45%，發(fā)電成本大大降低。</p><p>　　(3)光伏電池與建筑完美結(jié)合，既可發(fā)電又可作為建筑材

55、料和裝飾材料，使資源充分利用，發(fā)揮多種功能。</p><p>　　(4)出入電網(wǎng)靈活, 既有利于改善電力系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，又可降低線路損耗。</p><p>　　圖2-3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　2.1.4 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　1. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　

56、(1)陽(yáng)光隨處可得 ,不受地域限制；(2)安全可靠；(3)無(wú)噪聲、無(wú)污染；(4)不消耗資源；(5)不需要架設(shè)遠(yuǎn)距離輸電線路；(6)安裝簡(jiǎn)單 、方便,建設(shè)周期短；(7)分散建設(shè) , 就地發(fā)電；(8)便于融資；(9)便于分步實(shí)施。</p><p>　　2. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)缺點(diǎn)</p><p>　　(1)受時(shí)間周期 、地理位置、氣象條件的限制;(2)光能轉(zhuǎn)換效率偏低;(3)成本高。</

57、p><p>　　2.2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電</p><p>　　2.2.1 太陽(yáng)能光熱發(fā)電的原理</p><p>　　太陽(yáng)能光熱發(fā)電也叫聚焦型太陽(yáng)能熱發(fā)電（Concentrating Solar Power，簡(jiǎn)稱CSP）。太陽(yáng)能光熱發(fā)電的原理是，通過(guò)反射鏡將太陽(yáng)光匯聚到太陽(yáng)能收集裝置，利用太陽(yáng)能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介質(zhì)（液體或氣體），再加熱水形成蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電，簡(jiǎn)稱

58、光熱發(fā)電技術(shù)。他與光伏發(fā)電相比，具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.2.2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)的分類</p><p>　　根據(jù)聚光方式的不同，光熱發(fā)電可分為4種方式：塔式、槽式、碟式和線性菲涅爾式。這4種發(fā)電方式雖然各有差異，但可以大致地分為太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、熱傳輸和交換系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)3個(gè)基本系統(tǒng)。部分大型太陽(yáng)能光熱發(fā)電項(xiàng)目還增加一個(gè)儲(chǔ)熱系統(tǒng)。</p>

59、;<p>　　2.2.2.1 槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個(gè)槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過(guò)串并聯(lián)的排列，加熱集熱管中的工質(zhì)，產(chǎn)生高溫蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，見(jiàn)圖2-4。</p><p>　　圖2-4 槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)原理圖</p><p>　　槽式太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)的聚光比為

60、10~100，以油為導(dǎo)熱流體（工質(zhì)）的聚熱溫度最高為400 ℃，以混合硝酸鹽（工質(zhì)）為導(dǎo)熱流體最高能使集熱溫度達(dá)到550 ℃，后者對(duì)于提高發(fā)電效率而言更具有優(yōu)勢(shì)，但是總的發(fā)電效率還是較低。另外，為了克服太陽(yáng)能在時(shí)間上分布不均的特點(diǎn)，還要設(shè)置蓄熱系統(tǒng)，或者是用其它燃料作為補(bǔ)充調(diào)整。</p><p>　　2.2.2.2 塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由定日鏡群、接收

61、器、蓄熱槽、主控系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)5個(gè)部分組成。在地面上布置大量的定日鏡，一種自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的球面鏡群。在這一群定日鏡中的適當(dāng)位置建立一座高塔，高塔頂上安裝接收器。各定日鏡均使太陽(yáng)光聚集成點(diǎn)狀，集中射到鍋爐上，使接收器的傳熱介質(zhì)達(dá)到高溫，并通過(guò)管道傳到地面上的蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高溫蒸汽，由蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，見(jiàn)圖2-5。</p><p>　　圖2-5　塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電原理圖</p><p&

62、gt;　　塔式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)有很高的聚光比，通常為300~1500。運(yùn)行溫度為1 000~1 500 ℃。接受器是塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，根據(jù)采用的導(dǎo)熱介質(zhì)的不同，目前可以分為外部受光型和空腔型。外部受光型接受器可四周受光，多用在大型太陽(yáng)能系統(tǒng)中，優(yōu)點(diǎn)是工作溫度非常高，因而電轉(zhuǎn)化效率高。其缺點(diǎn)是熱管直接暴露而產(chǎn)生熱量散失，另外塔的體積也很龐大，見(jiàn)圖2-6。</p><p>　　圖2-6　西班牙塔式太陽(yáng)能

63、發(fā)電系統(tǒng)（外部受光型接受器）</p><p>　　空腔型即腔體式接收器，用耐高溫材料制成的空腔，空腔一面開(kāi)口裝有透光好、耐高溫的石英玻璃，腔內(nèi)壁有金屬網(wǎng)以增大吸熱與交換面積。封閉的內(nèi)腔似絕對(duì)黑體，吸熱性能很好，會(huì)聚的陽(yáng)光透過(guò)石英玻璃窗口能在腔內(nèi)產(chǎn)生很高溫度，傳熱的工作介質(zhì)（一般用高壓空氣）通過(guò)腔內(nèi)被加熱成1000℃的高溫氣體輸出，見(jiàn)圖2-7。</p><p>　　圖2-7　塔式太陽(yáng)能發(fā)電系

64、統(tǒng)（腔體式接收器）</p><p>　　由于腔體有保溫層，故熱損失小，空氣價(jià)格又便宜，但空氣熱容量小、導(dǎo)熱系數(shù)低，如何高效傳熱是主要技術(shù)問(wèn)題。腔體式接收器多是只有一面開(kāi)窗的，故接受陽(yáng)光的角度是有限的，一般不超過(guò)120°角。</p><p>　　2.2.2.3 碟式（盤式）太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　碟式（又稱盤式）太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)（拋物面反射鏡斯特

65、林系統(tǒng)）是世界上最早出現(xiàn)的太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)。它由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點(diǎn)上，有很高的聚光比，達(dá)3000以上，能在焦點(diǎn)處產(chǎn)生很高的溫度，比其它兩種熱發(fā)電方式的聚光溫度都要高，運(yùn)行溫度為750~1 500 ℃，因此它可以達(dá)到很高的熱機(jī)效率，見(jiàn)圖2-8。 近年來(lái)，碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要開(kāi)發(fā)單位功率質(zhì)量比更小的空間電源。盤式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于空間，與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，具有氣動(dòng)阻力低、發(fā)射質(zhì)量小和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。&

66、lt;/p><p>　　圖2-8 碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　不同于槽式發(fā)電系統(tǒng)，碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的熱電轉(zhuǎn)化裝置主要采用斯特林機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。自由活塞斯特林機(jī)是一種活塞式外燃機(jī)，在汽缸內(nèi)有一個(gè)配氣活塞和一個(gè)動(dòng)力活塞。汽缸側(cè)壁連接配氣活塞上下室的旁路，循環(huán)工質(zhì)通過(guò)旁路交替運(yùn)動(dòng)到配氣活塞的上室和下室。上室和熱源交換器耦合，將吸熱器的熱量傳遞給工質(zhì)，工質(zhì)受熱膨脹推動(dòng)動(dòng)力活塞做功，輸出

67、功率。下室通過(guò)中間介質(zhì)回路把余熱傳遞給回?zé)崞?，工質(zhì)通過(guò)旁路往復(fù)流動(dòng)完成循環(huán)。斯特林熱機(jī)最高的熱電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)40%。</p><p>　　2.2.2.4 線性菲涅耳反射器系統(tǒng)</p><p>　　線性菲涅耳反射器系統(tǒng)也是近年興起的一種太陽(yáng)熱發(fā)電技術(shù)，它被認(rèn)為是對(duì)槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的改進(jìn)。線性菲涅耳反射聚光器事由主反射鏡場(chǎng)、接收器和跟蹤裝置三部分組成。主反射鏡場(chǎng)是由平面鏡條組成的平面鏡陣列，

68、平面鏡的長(zhǎng)軸（即轉(zhuǎn)動(dòng)軸）在同一平面內(nèi)，跟蹤裝置使平面鏡繞長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跟蹤太陽(yáng)的目的。平面鏡反射光匯聚到接收器的受光口，接收器接收到主反射鏡的反射光，加熱吸收鋼管流動(dòng)工質(zhì)，使光能轉(zhuǎn)化為熱能。</p><p>　　線性菲涅耳反射器系統(tǒng)采用菲涅耳結(jié)構(gòu)的聚光鏡來(lái)替代拋物面鏡，并且集熱管具有二次反射的功能，聚光效率一般是常規(guī)拋物面型集熱器的3倍，建造費(fèi)用可降低50%。圖2-9展示了一種線性菲涅耳反射器系統(tǒng)的集熱原理。&l

69、t;/p><p>　　圖2-9　線性菲涅爾式聚光發(fā)電系統(tǒng)集熱原理</p><p>　　2.2.3 主要聚光發(fā)熱技術(shù)路線比較</p><p>　　槽式技術(shù)成熟、但轉(zhuǎn)換效率低；塔式效率高、但跟蹤系統(tǒng)復(fù)雜、一次性投入大；碟式單機(jī)可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、但發(fā)電成本較高、單機(jī)規(guī)模很難做大；線性菲涅爾式投資少、發(fā)電成本低，但工作效率也偏低、也尚在研究、完善階段。幾種方式各自優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)缺點(diǎn)

70、也很明顯。表1-1比較了主要聚光發(fā)熱技術(shù)路線的優(yōu)劣。</p><p>　　表1-1　CSP不同技術(shù)路線比較</p><p>　　3 生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組</p><p>　　3.1 生物質(zhì)的種類和特點(diǎn)</p><p>　　生物質(zhì)是指通過(guò)光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。而生物質(zhì)能，就是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式

71、，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。可利用生物質(zhì)的種類很多，可以從各種各樣的農(nóng)作物、森林的原材料直接獲得，也可以從森林工業(yè)的副產(chǎn)品，回收利用家庭垃圾、回收利用毀壞的木材和紙張中獲得。作為能源利用的生物質(zhì)的種類及特點(diǎn)如表3-1所示。</p><p>　　表 3-1 生物質(zhì)的種類及特點(diǎn)</p><p>　　3.2 生物質(zhì)能的利

72、用轉(zhuǎn)化方式</p><p>　　生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵目的是提高其作為燃料相對(duì)較差的特性。生物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化方式有熱化學(xué)法、生物化學(xué)法、提取法三種，如圖3-1。熱化學(xué)法是指高溫下將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為其它形式能量的轉(zhuǎn)化技術(shù)，主要包括四種方式：直接燃燒(直接將生物質(zhì)完全燃燒放出熱量)、氣化(在氣體介質(zhì)氧氣、空氣或蒸汽參與的情況下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行部分氧化而轉(zhuǎn)化成氣體燃料的過(guò)程)、熱解(在沒(méi)有氣體介質(zhì)氧氣、空氣或蒸汽參與的情況下，單純利用

73、熱使生物質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)等發(fā)生熱分解從而脫除揮發(fā)性物質(zhì)，常溫下為液態(tài)或氣態(tài)，并形成固態(tài)的半焦或焦炭的過(guò)程)、直接液化(在高溫高壓和催化劑作用下從生物質(zhì)中提取液化石油等)。生物化學(xué)法是指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下產(chǎn)生沼氣、酒精等能源產(chǎn)品。提取法是利用生物質(zhì)提取生物油。</p><p>　　圖3-1 生物質(zhì)的各種轉(zhuǎn)化路線</p><p>　　3.3 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)</p><

74、;p>　　生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵目的是提高其作為燃料相對(duì)較差的特性。生物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化方式有熱化學(xué)法、生物化學(xué)法、提取法三種。熱化學(xué)法是指高溫下將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為其它形式能量的轉(zhuǎn)化技術(shù)，主要包括四種方式：直接燃燒(直接將生物質(zhì)完全燃燒放出熱量)、氣化(在氣體介質(zhì)氧氣、空氣或蒸汽參與的情況下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行部分氧化而轉(zhuǎn)化成氣體燃料的過(guò)程)、熱解(在沒(méi)有氣體介質(zhì)氧氣、空氣或蒸汽參與的情況下，單純利用熱使生物質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)等發(fā)生熱分解從而脫除揮發(fā)性物質(zhì)

75、，常溫下為液態(tài)或氣態(tài)，并形成固態(tài)的半焦或焦炭的過(guò)程)、直接液化(在高溫高壓和催化劑作用下從生物質(zhì)中提取液化石油等)。生物化學(xué)法是指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下產(chǎn)生沼氣、酒精等能源產(chǎn)品。提取法是利用生物質(zhì)提取生物油。</p><p>　　生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)包括：直接燃燒(包括與煤混含燃燒)、氣化和熱解等。直接燃燒和氣化是利用生物質(zhì)原料發(fā)電的主要方式。</p><p>　　3.3.1 直接

76、燃燒技術(shù)</p><p>　　以秸稈、垃圾等為代表的生物質(zhì)發(fā)電方式為直接燃燒發(fā)電。燃燒秸稈發(fā)電時(shí)，秸稈入爐有多種方式：可以將秸稈打包、粉碎造粒(壓塊)、或打成粉或者與煤混合后末打入鍋爐。其生產(chǎn)過(guò)程為：將秸稈等生物質(zhì)加工成適于鍋爐燃燒的形式(粉狀或塊狀)，送入鍋爐內(nèi)充分燃燒，使儲(chǔ)存于生物質(zhì)燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能；鍋爐加熱后產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽在過(guò)熱器內(nèi)繼續(xù)加熱成過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)，將蒸汽的

77、內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，最后由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能變成電能。具體發(fā)電流程如圖 3-2 所示。</p><p>　　圖3-2 秸稈直接燃燒發(fā)電原理流程</p><p>　　1-生物質(zhì)儲(chǔ)存區(qū); 2-粉碎系統(tǒng); 3-排粉風(fēng)機(jī); 4-鍋爐; 5-空氣預(yù)熱器;</p><p>　　6-送風(fēng)機(jī); 7-除塵器; 8-引風(fēng)機(jī); 9-灰渣泵; 10-煙囪</p><p&g

78、t;　　直接燃燒是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電能的傳統(tǒng)技術(shù)。圖3-3 是生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)的圖解。</p><p>　　圖3-3 生物質(zhì)直接燃燒的發(fā)電系統(tǒng)概念圖</p><p>　　生物質(zhì)的直接燃燒可分為三個(gè)階段，即預(yù)熱起燃階段、揮發(fā)分燃燒階段和炭燃燒階段。直接燃燒發(fā)電的過(guò)程是：在生物質(zhì)燃燒之前，經(jīng)過(guò)預(yù)處理過(guò)程。這個(gè)過(guò)程包括：分選、混合、成型、干燥。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的生物質(zhì)與過(guò)量空氣在鍋爐中燃燒，產(chǎn)生

79、的熱煙氣和鍋爐的熱交換部件換熱，產(chǎn)生出的高溫高壓蒸汽在汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)中發(fā)出電能。通常，在凝汽式循環(huán)中只發(fā)電，而在抽汽或背壓式循環(huán)中可以實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。</p><p>　　3.3.1.1 固定/活動(dòng)式爐排燃燒系統(tǒng)</p><p>　　一般把堆狀燃燒爐、給料式燃燒鍋爐、懸浮燃燒鍋爐，稱為固定/活動(dòng)式爐排燃燒系統(tǒng)。在堆狀燃燒器中，生物質(zhì)堆積在爐中，在燃燒空氣的參與下燃燒，空氣是由堆下或堆上吹入。

80、給料機(jī)式燃燒鍋爐可以分為：固定傾斜爐排、移動(dòng)爐排、振動(dòng)爐排。這種鍋爐的共同點(diǎn)是燃料的給料系統(tǒng)。與堆狀燃燒爐相比，該給料系統(tǒng)能將一層燃料相對(duì)更均勻地散布在爐排上，在固定傾斜爐排鍋爐中，爐排是不動(dòng)的，但是當(dāng)燃料在斜面上向下滑動(dòng)時(shí)，燃燒同時(shí)也在進(jìn)行。在移動(dòng)爐排式鍋爐中，燃料被送到爐排的一側(cè)，當(dāng)爐排將燃料運(yùn)送到灰的堆積點(diǎn)時(shí)，爐排上的燃料必須要燃盡。在振動(dòng)爐排式鍋爐中，燃料被均勻地散布在整個(gè)爐排上。爐排有一種振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這將使燃料在爐排上均勻地散布

81、。在懸浮燃燒鍋爐中，當(dāng)燃料被送入鍋爐中時(shí)，燃料是以細(xì)小的顆粒狀燃燒的。</p><p>　　3.3.1.2 流化床燃燒技術(shù)</p><p>　　流化床燃燒系統(tǒng)一般由燃料和石灰石給料系統(tǒng)、流化床反應(yīng)器(包括風(fēng)箱、反應(yīng)器的床區(qū)、懸浮區(qū)、床內(nèi)的熱交換器)、余熱鍋爐、氣體污染控制系統(tǒng)組成。反應(yīng)劑是由像沙子的惰性顆粒、燃料燃燒后的灰和石灰石組成。燃燒用的空氣由風(fēng)箱通過(guò)布風(fēng)板送入床體，將床粒向上吹成流

82、動(dòng)的氣流。燃料通過(guò)床體或給料裝置送入反應(yīng)器中，并發(fā)生反應(yīng)。通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射換熱方式將熱量傳遞給床料。單相的氣氣反應(yīng)和多相的氣固間反應(yīng)都在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行。大多數(shù)反應(yīng)發(fā)生在懸浮區(qū)。</p><p>　　3.3.2 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)</p><p>　　生物質(zhì)氣化發(fā)電的過(guò)程是：生物質(zhì)通過(guò)熱化學(xué)方式轉(zhuǎn)化為氣體燃料，凈化后的氣體燃料被送入鍋爐、內(nèi)燃發(fā)電機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中燃燒，進(jìn)而發(fā)出電

83、能。生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)依據(jù)燃料氣送入不同的系統(tǒng)，可以有不同的實(shí)現(xiàn)形式。圖 3-4 是生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(BIGCC)的簡(jiǎn)單概念圖，干凈的燃?xì)獗凰偷饺細(xì)鈾C(jī)的燃燒室中和壓縮空氣燃燒，生成高溫高壓的氣體驅(qū)動(dòng)燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電，從燃?xì)鈾C(jī)排出的氣體經(jīng)過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電系統(tǒng)能源利用率高，在國(guó)外被廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　圖3-4 生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)概念圖</p&g

84、t;<p>　　生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)在高溫下與氣化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，氣化得到的氣體產(chǎn)物包含的可燃?xì)怏w主要是氫氣和一氧化碳，副產(chǎn)品有液體、焦油和灰渣。</p><p>　　通常，氣化劑包括空氣、氧氣和水蒸汽(或水蒸汽與氧氣、空氣的混合物)。在生物質(zhì)氣化中，使用的氧氣含量通常是理論上完全燃燒所需要量的 20%~40%，也就是說(shuō)，氣化的化學(xué)過(guò)程是在缺氧條件(還原氣氛)條件下進(jìn)行的。同時(shí)，整個(gè)氣化系統(tǒng)是自

85、供熱的，從它自身內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程就可以產(chǎn)生完全氣化所需的熱量。氣化過(guò)程主要包括氧化和其它放熱反應(yīng)、熱解(也被稱為輕度氣化、碳化和脫揮發(fā)分)、氣化(還原)三個(gè)階段。</p><p>　　生物質(zhì)氣化系統(tǒng)在生物質(zhì)氣化發(fā)電的生產(chǎn)過(guò)程中起著很重要的作用。氣化器是氣化反應(yīng)的發(fā)生裝置，它產(chǎn)生的燃料氣通過(guò)凈化系統(tǒng)變?yōu)楦蓛舻娜細(xì)?，滿足燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)以及其它動(dòng)力設(shè)備對(duì)燃料氣的嚴(yán)格要求。</p><p>　

86、　4 生物質(zhì)能輔助太陽(yáng)能光伏光熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 簡(jiǎn)述</b></p><p>　　生物質(zhì)能輔助太陽(yáng)能光伏光熱發(fā)電技術(shù)將太陽(yáng)能與生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化集成為綜合互補(bǔ)的熱發(fā)電系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)大體可分為生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)組成。在有太陽(yáng)輻射情況下，生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒鍋爐和太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)聯(lián)合

87、運(yùn)行，在沒(méi)有太陽(yáng)輻射情況下，切斷太陽(yáng)能熱吸收轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的供水管路，生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒鍋爐可以單獨(dú)與汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行。本論文以生物質(zhì)能輔助槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電為主。</p><p>　　4.2 生物質(zhì)能輔助槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)組成及基本原理</p><p>　　生物質(zhì)能輔助槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括：槽式太陽(yáng)能集熱子系統(tǒng)、生物質(zhì)補(bǔ)燃

88、子系統(tǒng)和動(dòng)力發(fā)電子系統(tǒng)。槽式太陽(yáng)能集熱子系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱場(chǎng)、油水換熱器、導(dǎo)熱油泵及輔助設(shè)備，用于接收聚集太陽(yáng)輻射能量，通過(guò)油水換熱器將給水加熱為370℃過(guò)熱蒸汽；生物質(zhì)補(bǔ)燃子系統(tǒng)包括生物質(zhì)鍋爐、過(guò)熱器、再熱器和空氣預(yù)熱器，用于燃燒生物質(zhì)燃料產(chǎn)生高溫?zé)煔獠⒂退畵Q熱器出口產(chǎn)物加熱為535℃過(guò)熱蒸汽；動(dòng)力發(fā)電子系統(tǒng)包括蒸汽輪機(jī)組和發(fā)電機(jī)組，用于將接收的熱能轉(zhuǎn)化為電能并輸出。</p><p>　　槽式太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)換系

89、統(tǒng)，利用槽式拋物面反射鏡聚光，利用導(dǎo)熱油做導(dǎo)熱介質(zhì)，其集熱溫度由于材料和工質(zhì)性質(zhì)的限制，一般加熱工質(zhì)溫度不高，獨(dú)立發(fā)電時(shí)，汽輪機(jī)入口參數(shù)偏低，致使整個(gè)系統(tǒng)的太陽(yáng)能熱發(fā)電效率偏低。</p><p>　　圖4-1 槽式太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合示意圖</p><p>　　在該聯(lián)合方式中，當(dāng)太陽(yáng)光照射到聚光裝置上時(shí)，被聚焦反射到集熱裝置上，加熱流過(guò)集熱裝置中的導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油被連續(xù)加熱到較高的溫度，然后

90、每個(gè)單元組的導(dǎo)熱油匯合到主管路，通過(guò)換熱裝置換熱，把熱量傳給鍋爐的給水，冷卻后的導(dǎo)熱油又重新通過(guò)主管路分配至熱吸收單元，吸收太陽(yáng)輻射熱量。鍋爐給水通過(guò)給水管路送入換熱器，吸收導(dǎo)熱油的熱量后成為飽和蒸汽，然后流入生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒鍋爐的蒸汽混合器，混合均勻后進(jìn)入過(guò)熱器，過(guò)熱蒸汽進(jìn)汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電。當(dāng)夜間太陽(yáng)能熱吸收轉(zhuǎn)化系統(tǒng)需停止運(yùn)行或其發(fā)生故障需要檢修時(shí)，可以切斷給水管路將太陽(yáng)能熱吸收轉(zhuǎn)化系統(tǒng)解列，生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)和汽輪機(jī)發(fā)

91、電系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行。</p><p>　　與獨(dú)立的太陽(yáng)能熱發(fā)電相比，提高了槽式太陽(yáng)能集熱換熱系統(tǒng)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)，提高了發(fā)電效率。</p><p>　　4.2.2系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　圖4-2 太陽(yáng)能與生物質(zhì)能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　方案一：系統(tǒng)流程如圖4-2（a）所示，導(dǎo)熱油經(jīng)太陽(yáng)能集熱場(chǎng)1加熱升溫后

92、進(jìn)入油水換熱器9加熱給水，因換熱而溫度下降的導(dǎo)熱油再經(jīng)導(dǎo)熱油泵2返回太陽(yáng)能集熱場(chǎng)1，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱油路的循環(huán)。</p><p>　　給水通過(guò)油水換熱器9吸熱變?yōu)?70℃過(guò)熱蒸汽，再由過(guò)熱器11繼續(xù)加熱變?yōu)?35℃過(guò)熱蒸汽，該過(guò)熱蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)高壓缸14作功，高壓缸14出口蒸汽進(jìn)入再熱器12再次吸熱變?yōu)?35℃過(guò)熱蒸汽后依次通過(guò)中壓缸15、低壓缸16膨脹作功，通過(guò)發(fā)電機(jī)組17進(jìn)行發(fā)電，低壓缸16出口乏汽經(jīng)冷凝器8凝結(jié)，

93、凝結(jié)水依次通過(guò)凝結(jié)水泵7、低壓給水加熱器組6、除氧器5、高壓水泵4、高壓給水加熱器組3再進(jìn)入油水換熱器9實(shí)現(xiàn)水路的循環(huán)。</p><p>　　空氣經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器13加熱轉(zhuǎn)變?yōu)闊峥諝夂笈c生物質(zhì)燃料一同進(jìn)入生物質(zhì)鍋爐10的爐膛內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖来瓮ㄟ^(guò)過(guò)熱器11、再熱器12和空氣預(yù)熱器13最后排入環(huán)境。</p><p>　　方案二系統(tǒng)流程如圖4-2（b）所示與方案一比，取消高壓缸抽氣，油水

94、換熱器出口導(dǎo)熱油通過(guò)高壓給水加熱器組加熱高壓給水，因換熱而溫度下降的導(dǎo)熱油再通過(guò)導(dǎo)熱油泵返 回太陽(yáng)能集熱器。</p><p>　　圖4-3(a)是方案一的熱力循環(huán)示意圖，中低壓缸抽氣進(jìn)入低壓給水加熱器組和除氧器加熱低壓給水，如過(guò)程1-2； 高壓缸抽氣進(jìn)入高壓給水加熱器組加熱高壓給水，如過(guò)程2-3太陽(yáng)能集熱器出口高溫導(dǎo)熱油將給水加熱至370℃過(guò)熱蒸汽，如過(guò)程3-4；生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饫^續(xù)加熱油水換熱器出口蒸汽

95、至535℃，如過(guò)程4-5；高溫高壓蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸膨脹做功，如過(guò)程5-6；高壓缸出口蒸汽進(jìn)入生物質(zhì)鍋爐再熱器進(jìn)行再次加熱，如過(guò)程6-7；再熱蒸汽依次通過(guò)汽輪機(jī)中、低壓缸膨脹做功，如過(guò)程7-8；乏汽進(jìn)入冷凝器冷凝，如過(guò)程8-1。</p><p>　　圖4-3（b）是方案二的熱力循環(huán)示意圖，與方案一的區(qū)別在于過(guò)程2-3，方案一中利用高壓缸抽氣加熱高壓給水，方案二中利用油水換熱器出口導(dǎo)熱油加熱高壓給水。</p&

96、gt;<p>　　圖4-3 系統(tǒng)熱力循環(huán)示意圖</p><p>　　4.2.3系統(tǒng)性能模擬</p><p>　　4.2.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件</p><p>　　本文采用ASPEN PLUS軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，物性計(jì)算采用PR-BM和STEAM-TA方程。生物質(zhì)燃料秸稈的工業(yè)分析和元素分析表見(jiàn)表4-1。動(dòng)力設(shè)備選用上海汽輪機(jī)公司生產(chǎn)的N135-13.

97、24/535/535型汽輪機(jī)。其性能見(jiàn)表4-2。方案二中，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行通流改造，使汽輪機(jī)內(nèi)效率與改造前保持一致。設(shè)計(jì)工況下，選取太陽(yáng)能集熱效率為60%。方案一中節(jié)點(diǎn)b.c.d的溫度分別為393℃，241.7℃和370℃，方案二中節(jié)點(diǎn)b,c,d的溫度分別為393℃，167.3℃和370℃，節(jié)點(diǎn)a的溫度可由熱力平衡計(jì)算得出，油水換熱器最小溫差為10℃，鍋爐效率為88%，鍋爐內(nèi)過(guò)熱器、再熱器和空氣預(yù)熱器最小溫差為60℃。</p>

98、<p>　　表4-1秸稈的工業(yè)分析和元素分析</p><p>　　表4-2 N135-13.24/535/535型汽輪機(jī)性能參數(shù)</p><p>　　4.2.3.2系統(tǒng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則</p><p>　　由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，采用系統(tǒng)熱效率、火用效率和太陽(yáng)能輸入份額三個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則來(lái)衡量系統(tǒng)性能。</p><p>　?。?）熱效率

99、 （1）</p><p>　　其中，為系統(tǒng)輸出凈功，為太陽(yáng)能子系統(tǒng)提供的熱能，為生物質(zhì)燃料輸入熱量，為生物質(zhì)進(jìn)料率，LHV為生物質(zhì)低位熱值。</p><p>　?。?）火用效率 由于系統(tǒng)有太陽(yáng)能和生物質(zhì)能兩種不同輸入效率更能反映系統(tǒng)對(duì)輸入能量的利用情況。</p><p><b>　?。?）</b></p><p

100、>　　其中，為生物質(zhì)的化學(xué)，可根據(jù)生物質(zhì)的低位熱值及生物質(zhì)中C、H、O、N質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，為太陽(yáng)能熱，為環(huán)境溫度，為太陽(yáng)能集熱溫度。</p><p>　　太陽(yáng)能輸入份額 （3）</p><p>　　4.2.3.3系統(tǒng)模擬結(jié)果及分析</p><p>　　表4-3 系統(tǒng)熱力性能</p><p>　　設(shè)計(jì)工況下的系統(tǒng)熱力性能如表

101、4-3所示。從表4-3中可見(jiàn)，設(shè)計(jì)工況下，方案一輸出功135.07MW，熱效率30.93%，太陽(yáng)能輸入份額為79.33%；方案二輸出功152.03MW，熱效率29.59%，太陽(yáng)能輸入份額為80.75%；與傳統(tǒng)槽式太陽(yáng)能電站相比，新系統(tǒng)通過(guò)采用生物質(zhì)燃料補(bǔ)燃的方法，顯著提高了動(dòng)力蒸汽參數(shù)，進(jìn)而提高了系統(tǒng)熱效率；與傳統(tǒng)生物質(zhì)直燃電站相比，新系統(tǒng)太陽(yáng)能份額很大，僅需要相對(duì)少量生物質(zhì)資源就可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模發(fā)電。新系統(tǒng)有效解決了槽式太陽(yáng)能單獨(dú)熱發(fā)電

102、熱效率低和生物質(zhì)單獨(dú)發(fā)電電站規(guī)模小的問(wèn)題。</p><p>　　與方案一相比，方案二利用導(dǎo)熱油代替汽輪機(jī)高壓抽氣加熱高壓給水，顯著增加了汽輪機(jī)出功；導(dǎo)熱油放熱量增加，太陽(yáng)能份額也隨之增加；系統(tǒng)熱效率略有減小，這是因?yàn)樘?yáng)能份額增加，而太陽(yáng)能集熱效率低于生物質(zhì)鍋爐效率。</p><p>　　為進(jìn)一步研究系統(tǒng)的能量利用情況，指出系統(tǒng)各部件的不完善程度和改進(jìn)潛力所在，在設(shè)計(jì)工況下對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分

103、析，結(jié)果如表4-4所示。</p><p><b>　　表4-4系統(tǒng)平衡表</b></p><p>　　從表4-4中可以得知，在系統(tǒng)各部件中，太陽(yáng)能集熱器和生物質(zhì)燃燒火用損失最大，系統(tǒng)的火用損失主要出現(xiàn)在太陽(yáng)能集熱器換熱過(guò)程和高品位生物質(zhì)燃料在鍋爐中的燃燒過(guò)程。</p><p>　　與方案一相比，方案二系統(tǒng)火用效率略有增加，這是因?yàn)樘?yáng)能份額增加

104、，生物質(zhì)份額減少，而生物質(zhì)品位要高于太陽(yáng)能品位。</p><p>　　方案一與方案二的區(qū)別在于高壓給水加熱器組，方案一利用高壓抽氣加熱高壓給水， 而方案二利用油水換熱器出口導(dǎo)熱油加熱高壓給水，從表4-4中可以看出，兩種加熱方式的火用損失區(qū)別較大，為進(jìn)一步揭示兩種加熱過(guò)程的內(nèi)部現(xiàn)象，采用火用分析方法對(duì)兩種加熱過(guò)程進(jìn)行分析。</p><p>　　圖4-4 高壓給水加熱EUD圖</p&g

105、t;<p>　　圖4-4為方案一和方案二高壓給水加熱過(guò)程EUD圖，圖中陰影面積表示該過(guò)程火用損失，能量接收側(cè)為高壓給水，方案一中能量釋放測(cè)分別為349.0℃和309.6℃的高壓缸抽氣，陰影面積為1.23MW，方案二中能量釋放測(cè)為油水換熱器出口313.1℃的導(dǎo)熱油，陰影面積為4.44MW。顯然，利用油水換熱器出口導(dǎo)熱油代替高壓缸抽氣加熱高壓給水增大了火用損失。</p><p>　　4.3 塔式太陽(yáng)能熱

106、發(fā)電與生物質(zhì)能聯(lián)合</p><p>　　塔式太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，利用定日鏡將太陽(yáng)光聚焦在中心吸熱塔的吸熱器上，在那里將聚焦的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)變成熱能，然后將熱能傳遞給熱力循環(huán)的工質(zhì)，再驅(qū)動(dòng)熱機(jī)做功發(fā)電，其導(dǎo)熱介質(zhì)大多為熔融鹽，塔式太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能得到較高參數(shù)的過(guò)熱蒸汽。</p><p>　　圖4-5 塔式太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合示意圖</p><p>　　4.4 槽

107、式-塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電與生物質(zhì)能聯(lián)合</p><p>　　圖4-6 槽式-塔式太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合示意圖</p><p>　　在此聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中，包括槽式太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、塔式太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)以及汽輪發(fā)電系統(tǒng)。給水經(jīng)槽式太陽(yáng)能系統(tǒng)換熱器，然后經(jīng)塔式太陽(yáng)能系統(tǒng)的換熱器，待生成與生物質(zhì)鍋爐出口相匹配的蒸汽后，與生物質(zhì)鍋爐并汽，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與生物質(zhì)能鍋爐并列運(yùn)行，太陽(yáng)