太陽能輔助燃煤機組發(fā)電系統(tǒng)性能研究及技術經濟評價.pdf

1、太陽能作為可再生能源技術的首要發(fā)展方向之一，已受到越來越多的重視，但現有太陽能熱發(fā)電的高成本阻礙了其自身發(fā)展。將太陽能產生的熱量引入常規(guī)燃煤電廠，一方面可利用燃煤電站調整范圍大、透平系統(tǒng)效率高的優(yōu)勢，節(jié)省單純太陽能熱發(fā)電所需的大型蓄熱和透平系統(tǒng)，大幅度降低太陽能熱發(fā)電成本，實現太陽能熱發(fā)電規(guī)?；⒌统杀镜拈_發(fā)利用，另一方面也可進一步促進燃煤電站的節(jié)能減排。因此，研究高效、規(guī)?；闹械蜏靥柲芘c常規(guī)燃料互補發(fā)電技術是近、中期太陽能熱發(fā)電發(fā)

2、展的一個重要突破口。
　　本論文主要對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的不同集成方案和運行模式進行優(yōu)化研究，通過建模對太陽能集熱系統(tǒng)和輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的熱力性能進行定量分析，并對互補發(fā)電系統(tǒng)的技術經濟性進行評價，主要從以下幾個方面進行研究:
　　首先，基于太陽能輻射理論，研究了槽式拋物面太陽集熱場熱損失模型，結合北京、銀川、拉薩三個地區(qū)的實際氣象數據，從氣象環(huán)境、設計布置、運行狀況等角度對集熱場性能進行研究，分析得出太陽法向直射輻射(

3、Direct NormalIrradiance，DNI)、溫度、風速、集熱場列間距、工質溫度、吸熱管真空度等因素對集熱場效率的定量影響程度。
　　其次，基于燃煤機組變工況理論，建立了互補發(fā)電系統(tǒng)的熱力學模型，對太陽能集熱場取代不同回熱抽氣的集成方案進行了熱力性能分析和計算，得出了最佳集成方案。研究了互補發(fā)電系統(tǒng)中太陽能熱發(fā)電的火用效率，結合性能測試數據，分析了火用效率隨DNI、油水換熱器的換熱溫差及集熱器工作溫度變化的關系曲線，得

4、到了該LS-2型集熱器最佳工作溫度及對應的最佳替代方式。同時，引入了能源平均成本(Levelized Energy Cost，LEC)作為評價指標，對集熱器的工作溫度作了進一步的優(yōu)化，得出LEC隨DNI及換熱溫差變化的關系曲線，從經濟性能角度得到該型集熱器在不同DNI、替代方式下的最佳換熱溫差條件及對應的集熱器工作溫度。
　　再次，在燃煤機組集成方案的基礎上，結合經濟性與工程可行性，提出了槽式太陽能集熱場串聯和并聯替代原有燃煤機組

5、三級高壓加熱器兩種集成方案。基于太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)在不同運行工況和模式下的性能變化，對互補發(fā)電系統(tǒng)在汽輪機額定出力工況(Turbine Heat Acceptance，THA)、75％THA及50％THA工況下的運行性能進行分析，研究了不同集成方案下互補發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能效果的變化規(guī)律。分析了當輻射強度偏離設計點時，不同集成方案和運行模式下系統(tǒng)的性能變化情況?；诨パa發(fā)電系統(tǒng)的年性能分析，研究了在不同太陽能直射輻射資源條件下，集熱場面積變

6、化對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的性能影響，得出經濟性最佳的集成方案和集熱場面積。以典型的300MW亞臨界、600MW超臨界、1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機組為研究對象，進行不同容量燃煤機組集成方案的熱力性能研究。并將相關研究結論應用于太陽能集熱場設計。
　　最后，通過示范項目的實際案例，剖析了示范項目的投資結構，運用技術經濟的基本原理，對太陽能輔助燃煤機組互補發(fā)電系統(tǒng)進行了定量的分析評價，以內部收益率、總投資收益率作為技術經濟性評價指