集成蓄能系统的塔式太阳能辅助燃煤电站性能研究

摘要

中国作为传统能源尤其是煤炭消耗的大国，在火电生产过程中产生大量的污染，危害国民身心健康。以往通过提高参数增加机组效率的方式来实现节能减排的空间已经较小了，所以需要通过利用新能源来实现可持续发展。本文研究将太阳能集成到传统燃煤电站中以实现太阳能的高效利用以及燃煤电站的节能，但是由于太阳能具有不稳定性，故需加入蓄能系统实现耦合系统的稳定工作。本文以660MW电站与塔式太阳能集热的耦合系统作为对象，以蓄热熔融盐双罐作为蓄能系统，并且集热场输出至耦合系统的能量都先进入蓄能系统，再到不同部位换热。蓄能系统充能释能可以同时进行，兼具蓄能和缓冲作用，保证太阳能输出完全稳定。同时提出一种新的机炉运行方式，即以75％工况运行的锅炉配合太阳能侧的输出使得汽轮机运行在80％-90％THA（热耗率验收工况）的负荷下，降低燃煤量。本文分别讨论燃煤侧跟随太阳能侧运行和太阳能侧跟随燃煤侧运行两种模式（分别为模式1和模式2），通过仿真模型分析春夏秋三季典型的整月期间此种带蓄能的系统对耦合太阳能电站性能的影响，制定出适应不同季节的蓄能系统控制策略并对镜场面积和蓄能容量进行优化。结论得出随着耦合系统工况从80％负荷升至90％负荷，省煤率达到5.78％至15.55％，太阳能侧的光电效率为26.42～26.89％;且蓄能系统使得耦合系统在稳定工况下的运行时长在春夏约增加75％，在秋冬约增加40％;同时得到最低的平准化发电成本为模式1下为0.0513USD/kWh，模式2下为0.0572(S)/kWh，且模式1为更优的运行模式。

目录

声明

摘要

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究动态

1．3 太阳能热发电系统概述

1．3．1 塔式太阳能热发电

1．3．2 槽式太阳能热发电

1．3．3 碟式太阳能热发电

1．3．4 菲涅尔式太阳能热发电

1．4 研究的主要内容

1．5 主要模拟软件简介

第2章 耦合系统介绍

2．1 耦合系统组成

2．2 耦合系统耦合方式以及运行方式

1．3．1 系统耦合方式

1．3．1 系统运行方式

2．3 耦合系统模拟思路

3．1 系统模拟

3．1．1 太阳能集热场模拟

3．1．2 锅炉模拟

3．1．3 汽轮机模拟

3．1．4 给水加热器模拟

3．1．5 除氧器模拟

3．1．6 蓄热罐模拟

3．2 系统整体评价

第4章 燃煤机组跟随太阳能侧运行模式实例研究

4．1 天气数据的选取

4．2 模拟系统运行结果

4．2．1 燃煤电站侧

4．2．2 太阳能侧

4．3 镜场及蓄热罐容量优化

4．4 耦合系统性能表现

4．5 本章小结

第5章 太阳能侧跟随燃煤机组运行模式实例研究

5．1 太阳能侧跟随燃煤机组的运行配合分析

5．2 耦合系统性能表现

5．3 本章小结

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢