太阳能辅助燃煤电站一体化发电技术研究

在分析太阳能低品位热利用技术和常规燃煤发电技术优点的基础上,将槽式太阳能热发电技术应用于常规燃煤电厂,寻求太阳能大规模利用的新途径。对太阳能与燃煤电站一体化发电进行可行性探讨和研究,以某典型300 MW机组为例,利用并联电算法对太阳能与燃煤机组复合系统的热经济性指标进行计算分析,得到了太阳能热利用系统与火电机组的最佳耦合方案。     

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。     

我国聚光型太阳能热发电技术发展现状

介绍了聚光型太阳能热发电技术的特点及国内太阳能热发电技术的发展现状,分析了太阳能热发电技术发展面临的难点,提出了将塔式和槽式太阳能热发电系统的优点相结合,发展辅助燃煤/燃气一体化的发电系统,以及发展太阳能光伏发电和光热发电的联合系统的建议。     

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。     

带储热的太阳能光煤互补示范电站运行模式研究

太阳能光煤互补电站将太阳能热电站与常规燃煤电站相结合,可以实现太阳能规模化、产业化应用。光煤互补电站由于省去了太阳能直接热发电站中必备的汽轮机、发电机系统,克服了太阳能直接热发电站具有的投资高、负荷不稳定等劣势,使得太阳能热量在常规燃煤火电热力系统中以补充的方式发挥作用,同时依靠火电热力系统的强大热源,规避了太阳能直接热发电系统频繁起停等可能引起运行稳定、安全的不足。基于所建立的太阳能光煤互补示范电站分析模型,研究配建储能系统的示范电站在典型气象条件与负荷工况下,电站光场与储能部分运行模式,并定量分析系统调节阀门组的流量分配特性,为实际电站运行规程确定及运行优化研究提供参考。     

塔式太阳能辅助燃煤发电系统技术经济性分析

塔式太阳能辅助燃煤发电是一种提高太阳能利用率、降低燃煤消耗的发电技术。该技术是将高温塔式太阳能热与常规燃煤发电机组相耦合,利用塔式太阳集热场产生高温蒸汽并参与燃煤电站系统作功。本文对某1 000 MW塔式太阳能辅助燃煤发电系统在太阳辐射资源和电网电力调度波动下的发电量及其构成(燃煤发电和太阳能发电)和电站全生命周期内的技术经济性进行了研究。结果表明:塔式太阳能辅助燃煤发电系统运营期内平均光电转换效率为18.2%,远高于常规塔式太阳能热发电站的光电转换效率;电站项目的平准化电力成本为0.319元/(k W·h),所得税后财务内部收益率为11.29%,具有良好的收益能力和较低的投资成本;塔式太阳能辅助燃煤发电系统比相同电力调度下1 000 MW燃煤电站少燃煤257.4万t,减少CO2排放723.8万t;当考虑碳捕集成本时,为使该塔式太阳能辅助燃煤发电系统与相同容量燃煤电站具有相同的市场竞争力,则需国家电价补贴0.065元/(k W·h)。     

燃煤锅炉集成太阳能热发电系统经济性分析

考虑到系统物质流和能量流的匹配,拟定了2种太阳能与燃煤锅炉集成方案:省煤器前方案和省煤器后方案.基于槽式集热器的热力性能与锅炉的变工况理论建立分析模型.以LS-2槽式集热器与某600 MW亚临界锅炉为例,对2种方案进行模拟,总结了太阳能热与锅炉集成时热经济性变化规律,并据此分析2种方案的经济性,结果表明锅炉集成太阳能发电成本低于单纯太阳能热发电方式(solar energy generating systems,SEGS)成本,考虑碳减排效益后,发电成本将进一步降低;省煤器前方案的太阳能发电成本低于省煤器后方案;锅炉集成太阳能发电成本受设计辐射强度、系统寿命、煤价与碳价、集热器成本的影响.     

太阳能-煤炭互补的发电系统与互补方式

多能源综合互补利用系统是近年来能源系统的发展方向之一。该文进行了太阳能与煤炭互补的发电系统与互补方式研究。分析了太阳能热量用于不同容量燃煤机组不同受热面的热经济性,得出在大容量机组上利用太阳能满足水的汽化潜热吸热热经济性要优越于其他方式;利用技术成熟的抛物面槽式集热器收集太阳能热量,和国产300 MW机组进行互补发电系统的拟定;分析了在这种互补发电方式太阳能场的设计中,影响设计辐射强度选取的主要因素,并以3个地区的辐射资源为例进行研究,得出太阳能辐射资源与最佳设计太阳能辐射强度的关系。     

太阳能热发电系统的研究现状综述

介绍塔式、槽式、碟式、太阳能热气流和太阳能池热发电等5种主要类型的太阳能热发电系统的工作原理及研究现状,并对各类太阳能热发电技术的优缺点进行了比较。结果表明,塔式太阳能热发电系统聚光比高,系统容量大、效率高,但费用昂贵;槽式太阳能热发电系统结构简单,但聚光比小,系统工作温度较低;碟式太阳能热发电系统聚光比大,系统效率高,结构紧凑,安装方便,但其核心部件斯特林发动机技术难度较大;太阳能热气流发电、太阳能池热发电及向下反射式太阳能热发电等在技术上各有优势。     

太阳能热发电技术现状及发展

简要介绍了太阳能热发电系统、国内外发展现状及商业化运行面临的问题,建议政府借鉴国外有关政策支持机制,促进太阳能热发电的发展.     

太阳能与燃煤耦合发电集成方式研究

太阳能和常规的燃煤电厂耦合,可以提高燃煤电厂的效率,减少化石燃料的使用,达到保护环境的效果;同时,可以弥补太阳能热发电的不足。通过对太阳能集热场替换回热抽汽的分析,得到其对原燃煤机组效率、汽耗率等的影响;并探讨了太阳能与燃煤耦合发电的不同集成方式对于燃煤机组的影响。研究结果表明：太阳能集热场与H1高压加热器并联为最佳方案,对原燃煤机组增益最大,效率由原来的42.90%提高为44.78%,提高了1.88%;标准煤耗率由原机组的0.286 7 t/h降低为0.274 6 t/h,降低了0.012 1 kg/k Wh。     

槽塔结合太阳能辅助燃煤发电机组性能分析

目前化石能源短缺,环境污染日益严重,太阳能作为一种清洁可再生的能源,以其储量巨大、便于获取、无污染的优势,获得广泛的关注和发展。以国内某1 000 MW 超超临界机组作为基准系统,提出了一种同时集成槽式、塔式太阳能集热子系统的新型太阳能辅助燃煤发电系统,分析了系统的节煤量、光电效率、锅炉热效率,同时对集成系统的经济成本进行了分析。结果表明：该新型集成系统比传统燃煤电站具有更好的热力学性能,可以最大限度地利用太阳能,THA工况下集成系统的节煤量约9 g/（kW·h）。随太阳能取代比例的增大,集成系统的光电效率最大为25.55%,太阳能侧平准化度电成本为0.81 元/（kW·h）,低于目前的纯光热电站上网电价1.15 元/（kW·h）,具有明显的经济优势。     

扩容蒸发式光煤互补发电系统变辐照特性研究

为避免槽式太阳能集热器内变热流量传热和汽液非均匀分布产生,提出了扩容蒸发式太阳能蒸汽发生系统。采用NASA SSE6.0数据库收集的辐照数据,将扩容蒸发式太阳能直接蒸汽发生系统与燃煤机组互补组成复合发电系统,建立复合发电系统的变工况计算模型,并以600 MW机组为例进行了复合发电系统变辐照情况下的日、月、年热力性能分析。研究结果显示：复合发电系统日发电功率与辐照强度曲线变化趋势类似,各月复合发电系统的发电量呈现出夏季较高的趋势,6月份达到峰值2.95×10⁸ kW·h,集热场效率与其趋势相反,机组热功转换率夏季较高,全年为32%~35%;太阳能平均热功转换效率为22.5%,研究结果可为太阳能与燃煤机组互补发电系统的工程应用提供新的方向和思路。     

二次再热机组高效灵活发电创新理论与方法

为解决二次再热机组在频繁变负荷情况下经济性能偏低、灵活性较差等问题,研究了二次再热高效灵活发电创新理论和方法。基于单耗分析方法揭示了传统二次再热机组全工况能耗分布规律,并提出5种适应电网调峰要求的典型600 ℃等级及以上的先进二次再热超超临界燃煤发电系统,分别为集成回热式小汽机新型循环、机炉深度耦合集成新循环、采用新型CO₂工质的循环、带储能的二次再热循环系统以及太阳能热互补二次再热循环系统,阐述了各循环系统的集成思路、系统特点以及对提高机组经济性和灵活性的优势。结果表明：锅炉、汽轮机、回热加热器具有较大的节能潜力;优选的集成回热式汽轮机的二次再热循环系统发电效率比基准系统煤耗降低了2.15 g/（kW·h）;提出的采用机炉耦合技术的二次再热机组在THA工况下煤耗降低高达3.6 g/（kW·h）;采用CO₂工质的火电系统在变工况下依然具有较高的效率;带储能的二次再热循环系统具有较好的灵活性;太阳能热互补二次再热循环系统节能潜力显著,达到14.73 g/（kW·h）。     

Proposal and characteristics evaluation of a CO2-recovering hybrid power generation system utilizing solar thermal energy

A CO₂-recovering hybrid power generation system utilizing solar thermal energy is proposed. In the system, relatively low temperature saturated steam around 220°C is produced by using solar thermal energy and is utilized as the working fluid of a gas turbine in which generated CO₂ is recovered based on the oxygen combustion method. Hence, solar thermal utilization efficiency is considerably higher as compared with that of conventional solar thermal power plants in which superheated steam near 400°C must be produced for use as the working fluid of steam turbines; the requirement for solar radiation in the location in which the system is constructed can be significantly relaxed. The proposed system is a hybrid energy system using both the fossil fuel and solar thermal energy, thus the capacity factor of the system becomes very high. The fuel can be used exergetically in the system; i.e., it can be utilized for raising the temperature of the steam heated by utilizing the turbine exhaust gas more than 1000°C. The generated CO₂ can be recovered by using an oxygen combustion method, so that a high CO₂ capturing ratio of near 100 percent as well as no thermal NO_x emission characteristics can be attained. It has been shown through simulation study that the proposed system has a net power generation efficiency of 63.4 percent, which is higher than 45.7 percent as compared with that of the conventional power plant with 43.5 percent efficiency, when the amount of utilized solar energy is neglected and the temperature of the saturated steam is 220°C.     

太阳能电源热源一体化系统的设计与开发

从外观结构、能量流向及控制电路等方面设计了太阳能电源热源一体化系统。本系统具有可移动性,配备了滚轮且模拟光源可拆卸,可以在室外工作,在没有任何外接电源的情况下进行太阳能的相关应用。本系统结合了太阳能发电和太阳能发热两方面的技术,其中太阳能电源部分用于为自身供电并可对外输出电能,太阳能热源部分用于产生热能。通过实验测试结果可知,本系统每年可产生691kWh的电能和3047.8kWh的热能。本系统由于可移动且不需外接电源等特点,可满足偏远地区或孤岛等无电网地区的日常生活对热水与电力的需求,也可用于太阳能方面的实验测试。     

基于CO2减排效益的风力发电经济性评价

环境的恶化迫使政策制定者们寻求可再生能源发电替代传统能源发电的新途径,但是高额的发电成本限制了可再生能源发电行业的发展。在考虑CO₂减排效益的情况下,利用2012年中国部分火力发电厂和风力发电场发电情况的有关数据,基于全生命周期法和年限平均法计算了火力发电和风力发电的综合成本。计算结果表明,在考虑CO₂减排效益的情况下,2012年风力发电的综合成本只比火力发电的综合成本高出0.027元/（kW·h）。当风力发电年度利用小时数达到并维持在2 200 h及以上时,风力发电的综合成本将低于火力发电的综合成本。