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。     

太阳能辅助直接空冷发电系统背压敏感性分析及优化

基于热力学第一定律和传热单元数法,结合关键设备的具体特性,建立太阳能辅助直接空冷发电系统模型。并以太阳能辅助某600 MW直接空冷机组为例,分析不同负荷下,辐照、风速、环境温度等因素对系统背压的影响。结果表明:引入太阳能后,相较原燃煤机组系统背压略有增加,但增幅不大。系统背压在一定范围内随太阳法向直射辐照度和环境温度的增大而增大;随风速的增大而减小。开展以汽轮机净功率最大为目标的背压优化,获得不同工况下系统的最优背压。结果表明辐照对最佳背压的影响小于风速及环温对最佳背压的影响。     

砂砾用于太阳能斜温层罐填料的蓄热特性

建立了间接接触式显热蓄热实验台,对不同粒径的砂砾用于太阳能显热蓄热斜温层单罐填料的蓄热特性进行了研究.实验台蓄热装置为一圆柱形罐体,内部按六边形蜂窝状布置了19根不锈钢管.选用空气作为换热流体,流经钢管内部通道传热,钢管外部用于与罐体内的砂砾相接触.选取了4种砂砾:细砂、中砂、滤砂和粗砂进行实验.结果表明,空隙率是影响砂砾蓄热性能的重要因素,而不是密度或粒径.其中,粗砂空隙率最低,蓄热效果最好.对于砂砾等基本物性变化不大的材料,不同蓄热温差下,蓄热效果相同.采用空气作为换热流体,蓄热效率较低,需要降低空气流速或者加长管段以强化换热.实验结果与二维简化数值模型进行对比,结果吻合良好,该模型可用于进行大型蓄热罐蓄热性能研究.     

太阳能热发电的显热蓄热技术进展

介绍了太阳能热发电显热蓄热的3种技术:单一流体蓄热,直接接触蓄热和间接接触蓄热。单一流体蓄热,主要有导热油、熔融盐和蒸汽3种选择。直接接触蓄热,使用廉价材料作为蓄热介质,节约了成本。间接接触蓄热使模块化安装成为可能,进一步克服了直接接触蓄热的缺点,为蓄热技术发展提供了便利。     

含有光伏发电的分布式能量系统设备容量优化

针对分布式能量系统配置容量与实际负荷不匹配导致的设备运行小时数低和系统节能率较低的问题,本文以系统一次能源节约率和年总成本节约率最大为目标,采用带有压缩因子的粒子群优化算法和遍历法,考虑可变电制冷率建立了含有光伏发电的分布式能量系统关键设备容量优化模型,将该模型应用于北京某宿舍楼的分布式能量系统容量优化,并与考虑固定电制冷率容量优化的结果相比较,分析2种不同优化方法下储热系统的年运行情况。结果表明:考虑可变电制冷率的容量优化方法可有效提高系统经济性和综合性能;逐时优化后的电制冷率可降低系统余热量,减小储热系统容量。此外,分析得到了关键设备容量变化对系统性能的影响。     

太阳能辅助燃煤机组发电系统集热温度优化

为研究集热器工作温度对太阳能辅助燃煤机组发电系统中太阳能发电效率、成本的影响,从热力学第二定律出发,对用于太阳能辅助燃煤机组回热系统不同集成方式下太阳能热发电的火用效率进行分析,得出系统中太阳能发电的火用效率与集热器瞬时热效率及汽轮机抽汽效率之间的关系表达式,并结合LS-2槽式集热器(一种典型槽式集热器)的测试结果,对不同辐照条件下不同替代方式的热性能进行了比较。在此基础上,以太阳集热场辅助300MW燃煤机组发电系统为例对太阳能子系统的火用效率和发电成本(levelizedelectricity costs,LEC)进行分析,结果表明,当太阳直射辐射(direct normal irradiance,DNI)从300变化到1 000 W/m2时,对应的集热器最佳工作温度从277变化到317℃。     

槽式太阳能双工质回路热发电系统能量分析及分析

为了解槽式太阳能热发电系统中各热力设备的热力完善性及过程的不可逆程度,本文以热力学第一及第二定律为基础,建立了槽式太阳能双工质回路热发电系统集热器子系统、透平发电子系统及凝汽器子系统的热平衡和平衡数学模型,并结合SEGS-VI的设计参数,计算得到了系统各部分热效率与效率,从而揭示了系统的损分布及其大小。结果表明:整个系统的热损失率为78.36%,其中热损最多的部位是凝汽器,占总辐射能的33.33%;整个系统的损失率为77.2%,其中集热场的损最多,占总太阳辐射火用的67.16%。此分析结果将为槽式热发电系统的改进以及效率的进一步提高提供依据。     

集热器时间常数测试方法研究

集热器的时间常数反映了集热器对瞬变阶跃输入响应的快慢,如何用实验的方法对它进行简单、准确的测试是集热器热性能测试中的一项重要内容。在已有的几种测试方法的基础上导出了一种更简单的测试方法,且已经过实验验证。     

平板型太阳集热器热性能的快速测试方法研究

对快速测量平板太阳集热器热性能的瞬态测试方法进行研究，并将快速测试方法的测试结果与国标GB／T4271-2000(平板型太阳集热器热性能试验方法)规定的测试方法所得的结果进行比较。通过对比可见，基于瞬态测试的快速测试方法可以得到与稳态测试同样的结果，考虑到现有太阳辐射表的精度，只要太阳辐照度大于300W／m2瞬态测试即可有效，且对测试期间太阳辐照度的变化无要求。在除雨雪天的情况下，整个测试可以在1d内完成。     

槽式太阳集热管热-结构耦合瞬态特性分析

应用有限元数值模拟方法,对典型槽式太阳集热管建立三维模型,并对其进行热-结构耦合分析。在稳态分析的基础上,分析辐照条件变化时,太阳集热管温度、温度梯度及其热应力对时间的动态响应特性。结果表明,在太阳能辐射产生突变时,集热管在短时间内会出现超出其材料屈服极限的区域。该区域会迅速扩大并覆盖绝大部分集热管。