塔槽耦合光热系统镜场效率研究

太阳能光热发电技术能量输出稳定,可用于电网调峰,是太阳能高效利用的重要方式。其中,塔式光热发电技术的集热储热温度高,系统发电效率高,具有很大的发展潜力。但由于余弦效率的影响,当塔式镜场容量超过一定限值时,镜场效率会随着镜场容量增大而降低,而槽式光热发电技术不受余弦效率影响且几乎与容量无关。因此,提出塔槽耦合的集热方案,并利用MATLAB软件对100 MW塔槽耦合光热发电系统进行光学效率仿真研究。结果表明:在总集热量不变的情况下,塔槽耦合光热系统年均光学效率达到50.65%,比单纯塔式镜场提高3.04百分点;当塔高为260 m时镜场效率比180 m时提高2.52百分点,同时塔与槽的镜场面积比从2.35降低至2.22;针对不同纬度和容量的塔槽耦合系统,提出了塔槽耦合镜场的适用范围,以期为新型太阳能光热发电系统的设计提供参考。     

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)。     

聚光式太阳能热发电技术发展状况

从热力系统的角度,对世界上已运行的3种主流太阳能热发电技术——槽式、塔式和碟式系统进行了介绍。结合典型电站,分析各型式系统的主要参数、发电效率和技术成本,指出了不同技术的优势和不足。分析表明,槽式系统在3种系统中技术最为成熟,所占的容量比重最大,表现出良好的使用性;塔式和碟式系统通过进一步规模化,未来运行成本会降低,效率也将提高。     

塔式太阳能双储联合发电技术

基于光热储能发展现状,结合双机联合发电技术,提出了一种新型塔式太阳能联合发电系统。该系统采用两级储热,两级发电设计,高温热气轮机与高温储热器结合,蒸汽轮机与中温储热器结合,二者既能够协调联合发电,又可短时独立发电。典型系统设计的估算结果表明,塔式太阳能热发电的峰值效率可达20.5%,年平均发电效率为13.37%。该系统能够充分利用太阳能,提高发电效率,并可回收利用低温余热。     

塔式太阳能热发电太阳倍数及储热时长优化研究

针对配备分离式吸热器的50 MW直接蒸汽(DSG)塔式太阳能电站,通过建立塔式电站系统耦合模型和经济性评价模型,探究太阳倍数和储热时长对其运行性能和标准发电成本(LCOE)的影响。结果表明:对于设计工况,当太阳倍数从1.0增加到3.0时,定日镜场光学效率随着太阳倍数的增加而降低,由67.8%降至62.3%,分离式吸热器热效率则基本不发生变化,朗肯循环效率也稳定维持在40.6%;对于年评价因子,电站年发电量和年容量因子均随着太阳倍数和储热时长的增加而增加;经优化计算,电站最低LCOE为0.214$/(k W·h),太阳倍数为2.7,储热容量为9 h,年容量因子为0.501,年发电量为219.5 GW·h;在最低LCOE下计算电站的月性能,发现提高太阳法向直射辐射强度(DNI)有利于提高容量因子和发电量。     

新型塔式太阳能热发电系统集成研究

基于我国发展塔式太阳能的实际情况和能的综合梯级利用思路,提出一种新颖的太阳能塔式热发电系统。新系统采用双级蓄热技术,分级存储不同品位的太阳能;同时具有多种运行模式,可以灵活地切换。模拟计算表明,1MW塔式太阳能热电站的峰值太阳能发电效率为10.6%,年平均发电效率为5.1%。研究表明,合理的运行模式和系统的规模化是提高太阳能热发电系统性能的关键所在。该文研究结果为我国塔式太阳能热发电提供了新的思路和方案。     

槽式太阳能热发电集热器型式及传热介质性质对电站经济性影响

基于槽式太阳能热发电技术特点,综述国内外槽式太阳能热发电站集热器及吸热传热介质主要形式。研究在相同外部条件下采用欧槽配常规联苯/联苯醚合成导热油和采用终极槽配硅油不同方案的系统配置、发电量影响分析及经济性测算。通过两种方案的对比分析提出采用终极槽配硅油方案对提高槽式太阳能热发电技术经济性的影响,为槽式太阳能热发电技术的经济性提高提出一种思路。     

煤炭与太阳能互补发电系统四季典型日变辐照聚光集热性能研究

光煤互补发电系统能将300℃以下的中低温太阳热能与传统燃煤电站相结合,用以替代回热抽汽加热给水,从而增加汽轮机出功。对传统的单轴跟踪槽式太阳能集热器用于光煤互补电站的热力性能进行了分析,并对其损失分布进行了研究。针对损失分布特性,提出了一种倾斜跟踪轴的槽式太阳能聚光集热器,并对该聚光集热器用于光煤互补电站后四季典型日的余弦损失、集热效率、太阳能瞬时功率、年均性能等进行了分析。结果表明,当跟踪轴倾斜角为15°时,年均余弦损失将从17.0%下降到9.8%,从而使年均集热效率从52.3%提升到59.5%,年均太阳能净发电效率从19.1%提升到21.7%,太阳能年发电量从17.2GW?h增加到19.6GW?h。     

基于SAM的塔式太阳能热发电站建模及分析

为了分析熔盐塔式电站在不同设计参数下的性能,介绍了电站主要系统的能量损失及集热场效率、电站效率和容量因子的计算,使用SAM软件建立了100 MW熔盐塔式电站的最优效率性能模型,利用青海德令哈地区的气象数据,计算了电站在不同太阳倍数和储热时长下的效率及容量因子。结果表明:当太阳倍数由1增加至3时,集热场年平均最高效率由42.34%降至38.75%;对于电站整体效率和容量因子,随着储热时长的增加并不是线性地增加;当储热时长增加到一定时间后,电站效率和容量因子的增加趋于平缓,"拐点"在辐照度低的地区来的更晚,说明辐照度低的地区需要的储热时长更多。     

2014年中国光热发电产业发展制约因素分析及前景展望

已建和在建的装机容量占比最多的是槽式技术，在全球已建电站占比达到了95%。主要原因在于相比之下，塔式太阳能热发电系统虽然效率更高，但技术难度和建设成本也相应更高；菲涅尔式目前规模较小，效率不高；碟式系统效率虽然最高，但技术难度大，且不适用于储能设计，因此应用有限；而烟囱式效率最低，对占地要求极高。     

塔式与槽式光热电站蒸汽发生系统可靠性研究

在太阳能热发电(Concentrating solar power plant,简称CSP)领域,商业应用比较成熟有塔式和槽式技术。通过了解塔式与槽式机组的系统工作原理,了解塔式与槽式机组中蒸汽发生系统(Steam Generation System简称SGS)的组成和工艺流程,从光热机组整体设计、蒸汽发生系统设计、系统运行以及换热器本体优化等角度进行研究,为提高蒸汽发生系统的运行可靠性,提高光热电站运行的可靠性提供优化方案。     

槽式太阳能集热器的聚光模拟和余弦效应分析

槽式太阳能发电是目前国际上发电规模最大,且已实现商业化的、较为理想的太阳热发电技术。集热器是槽式太阳能热发电的重要部件,由抛物面槽型反射器、圆形柱集热管和附属装置组成,其光学效率直接影响电厂的发电效率。本文推导并验证了抛物面槽型反射器的数学模型,深入研究了影响光学效率的余弦效应。本文的研究工作增进了对槽式太阳能聚光系统的理解,为工程应用和控制系统设计奠定了基础。     

基于EBSILON的中低温槽式光热发电系统运行仿真与性能分析

槽式聚光太阳能热发电系统适合气象资源较差的中低温热源能量回收。本文以中低温槽式聚光太阳能热发电全系统为研究对象,采用北京某地区典型年气象数据,对相互耦合的3个关键环节槽式聚光集热系统、储热系统、热功转换系统分别建立独立的数学模型,最终基于EBSILON仿真软件开展了“春分”、“夏至”、“秋分”、“冬至”4个节气日下系统的变工况运行特性研究,分析了机组发电输出功率、槽式聚光器光学转换效率、基本循环热功转换系统逐时效率和全系统光热转换效率等4项指标。结果表明:中低温槽式聚光太阳能热发电全系统在该典型年下,春分日的发电输出功率和基本循环热功转换系统逐时效率都较高;而秋分日槽式聚光器的光学效率和全系统的光热转换效率则表现较优。该研究结果可为中低温槽式光热发电机组的运行提供参考。     

供能方式对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO2热力性能的影响

控制和减缓化石能源燃烧所排放的 CO2对于缓解全球气候变暖具有重要意义。以某超超临界1000 MW火力发电机组为例,建立了钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO2的系统流程,基于Aspen Plus软件得到了系统的热力性能,分析了太阳能集热和煤富氧燃烧驱动 CaCO3煅烧反应对系统热力性能的影响。结果表明,与煤富氧燃烧方案相比,太阳能集热方案增加了发电功率,发电标准煤耗率降低1/3,但其发电热效率降低3.8个百分点;太阳能集热方案的等效太阳能热发电效率为28.36%,高于塔式太阳能热发电的峰值效率;提升太阳能集热方案性能的关键是提高集热器场的能量利用效率ηsol-avi,当ηsol-avi高于75%时,太阳能集热方案比煤富氧燃烧方案发电热效率高。所得结论为低能耗减排CO2、高效利用太阳能提供了新途径。     

太阳能塔式聚光集热系统与燃煤发电耦合设计

选取塔式水工质太阳能聚光集热系统,与常规火电机组锅炉给水和凝结水系统相耦合,替代高、低压加热器部分功能,构建太阳能光煤互补协同发电系统,该耦合方式是基于提效不增容的前提对系统进行优化设计及经济性分析,即减少汽水系统回热蒸汽量,降低主蒸汽流量,减少燃煤量,以提高机组运行效率,减少污染物排放,实现清洁能源综合利用的目的。该系统为其他光煤耦合系统负荷的选取以及系统设计提供了依据。     

超临界二氧化碳再压间冷分流光热发电系统性能仿真分析

为提高基于光热的超临界二氧化碳（S-CO₂）循环发电效率,提出了1种改进的再压间冷分流循环发电方案。通过建立热力学模型对系统进行参数优化,在循环效率最大和熔融盐出口温度为290 ℃ 2种情况下,将该方案与传统再压缩循环方案进行了效率和系统总热导对比。计算结果表明:相较于再压缩循环方案,改进方案的效率提高了1%,总热导增加了4%;降低熔融盐出口温度可以减小系统总热导;当熔融盐出口温度限定为290 ℃时,再压间冷分流方案的效率降低至36%,系统总热导降低了10%。该结果可为塔式光热发电系统的设计和参数选择提供参考。     

亚洲最大塔式太阳能热发电电站在京具并网条件

<正>历经6年科研攻关和施工建设,亚洲最大的塔式太阳能热发电电站,也是中国第一座具有自主知识产权的兆瓦级塔式太阳能热发电实验电站--中科院八达岭太阳能热发电实验电站目前已具备并网条件。仰头看着120 m高的白色太阳能吸热塔,八达岭太阳能热发电实验电站站长马广成抑制不住内心的期盼:"现在我     

用于槽式太阳能热发电系统的热管式集热器开发

综合利用槽式聚焦型聚光器和热管式真空管接收器的优点,开发了一种用于槽式太阳能热发电系统的热管式集热器,介绍了这种新型集热器的聚光镜和接收器的结构设计,以能量守恒方程和槽式聚光器的光学特性为基础对集热器的效率进行了计算,结果表明,此集热器效率高于国外现有大部分集热器效率。     

间歇性遮挡对光伏组件发电量影响的研究

当光伏组件或者光伏阵列中部分光伏电池受到间歇性遮挡时,输出伏安特性曲线呈现阶梯状,对应的功率电压曲线包含多个局域峰值,导致光伏阵列发电效率下降,系统发电量降低。为了正确评估该类问题,通过工程案例重点研究和分析了不同遮挡情况下光伏电池输出特性,建立MATLAB池板单元级、方阵级遮挡的计算仿真模型,统计出由于组件间歇性遮挡带来的系统发电量的损失,文中的仿真统计结果与实际系统发电量进行了比较,验证了该方法的可行性。文中最后提出了利用分布式MPPT方法挽回遮挡对系统发电量的影响,通过系统监控得知,分布式MPPT最高可挽回15.52%的发电量,具有较高的工程应用价值。     

1000MW超临界二氧化碳燃煤发电系统热力学性能分析

超临界二氧化碳循环在燃煤发电领域具有广阔的应用前景。本文采用EBSILON Professional软件对某1 000 MW超临界二氧化碳（S-CO2）燃煤发电系统进行建模,并在此基础上分析了系统能流和?损分布等热力学特性,讨论了关键参数包括透平入口温度、压缩机分流比等对系统热力学性能的影响。结果表明:在给定的参数下,该1 000 MW燃煤S-CO2发电系统的发电效率和?效率分别可达到47.32%和46.11%,较典型朗肯循环分别可提高1.21%和1.17%;系统的?损中锅炉占比74.55%,其设备?效率为59.83%;透平入口温度由500 ℃提高到660 ℃,可使系统发电效率提高7.98%,发电标准煤耗率降低43.03 g/(kW·h);压缩机分流比的增大会使系统总发电量和压缩机整体耗功增加,因此其存在最佳分流比,在该1 000 MW燃煤S-CO2发电系统中,当分流比为28%时,系统发电效率最高,为47.65%。