基于固体氧化物燃料电池的高效清洁发电系统

  目的  固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种尖端技术,可通过电化学反应将碳氢燃料中的化学能转化为电和热,具有燃料来源广、发电效率高、余热品质高、运行安静、排放低、可模块化安装等优点,是实现化石能源高效清洁利用的有效途径之一。  方法  文章阐释了SOFC发电原理,介绍了国内外SOFC技术和产业化现状,分析了基于SOFC的分布式热电联供、联合循环发电以及煤气化燃料电池发电技术（IGFC）新一代发电系统应用场景。  结果  通过燃料电池发电技术路线和产业化现状研究,浅析了目前存在的问题,并结合我国资源禀赋和对高效清洁发电装置的市场需求,对该领域的未来发展趋势进行了展望。  结论  对比国内外在SOFC领域的技术差距,基于国内在SOFC电堆核心材料方面的优势,加大对SOFC系统集成技术攻关,为新一代以高温燃料电池为核心的清洁高效发电产业奠定基础。     

燃料电池发电的电站应用

燃料电池作为一种高效稳定的分布式清洁能源,其发电技术在电站领域的应用备受关注,而国内燃料电池电站尚在起步阶段,因此对这一领域的研究和实践经验具有重要意义。基于韩国燃气轮机联合循环电站中燃料电池发电项目的实施,介绍了燃料电池的选型,并通过模拟运行确定了最佳余热回收方案。MCFC燃料电池额定发电效率为47%,余热回收后效率提高3.5%。这些经验将对国内未来燃料电池电站的建设起到参考和借鉴意义。     

高温燃料电池与燃气轮机相结合的混合发电系统

高温燃料电池与燃气轮机相结合的混合发电系统具有高效、环保和可靠的特性,这种新颖的混合发电系统在未来分布式发电领域具有广阔的应用前景。有不少专家和学者对其系统构成度匹配、系统性能等问题做了大量研究。目前已有高温燃料电池与燃气轮机混合发电系统成功运行,但仍有很多问题需要进行进一步的研究和探索,以使该混合发电系统早日实现商业化运行。本文综述了高温燃料电池与燃气轮机混合发电系统的研究现状,展望了该混合发电系统在未来的研究度发展前景。     

双碳背景下IGCC系统的发展趋势及研究方法

  目的  在“双碳”背景下,IGCC技术耦合低成本燃烧前CO₂捕集技术具有较大的应用潜力。  方法  文章首先综述了近年来IGCC发电系统的研究现状以及开拓研究的重点方向,其次分别从燃料多样性、系统形式的优化设计以及系统仿真软件应用等三个方面评述了现有研究的特点以及相关优化建议,最后着重介绍了结合“双碳”背景下IGCC发电系统进行深度优化的潜在优势,进而对IGCC发电系统进行了展望,重点分析了多能耦合及储能技术的应用前景与数值模拟在IGCC系统优化方面的优势。  结果  结果表明:通过多能耦合系统、多联产系统等方式,新型IGCC发电系统在低碳领域发展潜力巨大。  结论  研究结果将对IGCC发电系统的进一步研究研究提供了参考。     

熔盐塔式光热电站仿真机设计与开发

  目的  为了解决熔盐塔式光热电站建设和运维过程中,控制逻辑难以验证以及运行人员缺乏操作经验的问题。  方法  开发了一套用于塔式熔盐光热电站的仿真机。逻辑组态方面采用了虚拟DPU技术与软件化对象配置技术,采用了与实际电站完全相同的数值模型和设计参数。  结果  仿真试验结果表明该仿真机能够很好的实现电站生产过程中的工况模拟和仿真操作,满足逻辑组态测试要求,最后通过实例展示了仿真机的主要功能。  结论  研究成果为熔盐塔式光热电站建设过程中的设计优化、工程验证和确认、操纵员培训提供了有效方法和手段。     

高温燃料电池/燃气轮机混合循环发电技术

高温燃料电池／燃气轮机混合循环系统以其效率高、排放低的特点，在未来分布式发电和集中式大规模发电中占有重要地位。本文首先简介了高温燃料电池和先进燃气轮机的结构特点及其分类，在此基础上阐述了高温燃料电池与先进燃气轮机混合系统的基本模式，然后对适用于分布式发电和集中式发电的几种典型混合循环系统的结构和相应的流程及特点进行了详细的描述，最后给出了高温燃料电池和燃气轮机混合循环发电系统中的一些主要代表性技术以及目前研究的进展、挑战和目标。     

高温燃料电池_燃气轮机混合发电系统性能分析

针对 高温燃料电池系统的高效率、环保性以及排气废热的巨大利用潜能,将其与燃气轮机组成混合装置进行发电是未来分布式发电的一种极有前景的方案。文中对高温燃料电池及混合循环系统作了简介,并对两种典型的高温燃料电池－燃气轮机混合循环发电系统进行了性能分析,这将为我国高温燃料电池－燃气轮机混合循环系统的研制提供参考。     

CFETR聚变发电厂的储能技术适用性分析

  目的  中国聚变工程实验堆（CFETR）具有功率周期性输出特性,无法直接满足常规发电设备的稳定连续输入需求,CFETR聚变发电厂需要在核岛和常规岛之间配置针对性的工艺系统。  方法  通过调研光热发电工程应用以及聚变发电相关研究,基于CFETR聚变堆初步预期性能,从储能与补能对比、储能技术类型、储热介质、储热系统方案等方面进行分析讨论。  结果  对于采用水冷包层、氦冷包层的聚变堆,分别推荐配置以氢化三联苯型导热油、Solar salt熔融盐为储热介质的间接式双罐显热储热系统,以保证发电侧系统的稳定连续运行。  结论  上述储能技术方案具备规模化商业应用条件,可为CFETR聚变发电厂的整体设计提供支撑。     

国标《塔式太阳能光热发电站设计标准》关键共性技术

      目的     塔式光热发电是我国首批太阳能热发电示范项目的主流型式。为了促进科技进步,推动产业发展,有必要对塔式光热发电站的设计进行规范。      方法     在总结分析塔式光热发电站设计经验的基础上,对光热发电设计的共性原则和关键技术进行了研究,给出了适用范围、规模划分、设计寿命等共性原则,重点研究了太阳能资源评估、集热系统与设备、储热系统与设备、自动化系统等关键技术方案。      结果     确定了塔式光热发电站的主要设计方案,给出了发电量估算方法,制定了世界首部太阳能光热发电设计标准《塔式太阳能光热发电站设计标准》。标准为国内塔式光热发电项目的开发、建设和运行提供了技术支撑,其主要内容已经上升为国际标准IEC62862-4-1《塔式太阳能光热发电站设计总体要求》。      结论     标准可对塔式光热发电站的设计提供指导。     

数据中心天然气分布式能源冷电联供技术方案与经济性分析

  [目的]  为了提高数据中心供电可靠性及降低运行能耗,提出了一种市电＋天然气分布式能源系统的综合解决方案,并对该解决方案技术可行性和经济性进行分析,给出方案选择的依据。  [方法]  验证方案的可行性,对某数据中心能耗及分布式能源系统进行案例分析。  [结果]  分析表明:与常规数据中心相比,配套天然气分布式能源系统的数据中心在降低能耗方面具有一定的优势;天然气价、冷价、电价搭配合理的情况下,具有一定的经济性。  [结论]  所提出的技术方案和经济性分析是正确并有效的,可以为天然气分布式能源项目投资决策提供指导。     

基于无线高速数据传输的智能燃料管理应用方案研究

  目的  目前国内火电行业的智能燃料管理系统中还是使用较为传统的线路传输技术,无论是对于数据的整合处理还是与智能一体化管控云平台互联均欠缺灵活性、可靠性、移动性。数据通讯是电厂管理智能化的重要发展趋势,而更高速的传输速率更是未来智能电厂大数据云计算平台所需建设的目标。为研究更高速的无线数据传输在电力行业应用,将目前最新的无线传输技术在电厂数据传输网络搭建应用并与智能电厂大数据平台融合提供方案参考。  方法  先介绍目前电厂燃料管理平台的现状及组成,同时介绍目前新一代的5G和WiFi6无线高速传输技术,将其融入现有的电厂管理平台网络架构,并实现高效应用及优化的研究。  结果  通过分析目前大部分已投运的电厂燃料管理平台存在的问题,研究其高速传输的网络架构有效提高了电厂运行的安全稳定、同时可带来更大的经济收益。  结论  建设一套无线高速完整的数据传输系统,更有利于智能燃料管理平台的有效安全搭建,并应在项目前期进行设计规划,应用于火力发电行业。     

主汽压力控制品质与燃料量变化约束关系定量分析

  [目的]  以风电为代表的可再生能源规模化并网造成火电机组发电负荷指令大幅频繁变化,调试协调控制系统参数时需要在汽轮机前主蒸汽压力控制品质与燃料量变化幅度之间做出权衡。  [方法]  从简单一阶惯性对象着手,依次增加积分、纯迟延、非最小相位特性,逐步推导出典型对象调节时间同控制器输出的最大调节量之间约束关系的公式。  [结果]  进一步结合火电机组协调控制系统机侧控制回路闭环情况下锅炉燃料量与机前压力对象模型,得到描述发电负荷指令扰动下机前压力变化与燃料量变化间约束关系的公式。  [结论]  通过仿真实验结果和机组实际运行数据的验证,该公式准确性能够满足实用要求。     

压水堆核电机组稳压器比例喷雾阀选型分析

  目的  稳压器比例喷雾阀是压水堆核电机组的关键阀门之一,是电站系统中唯一的核安全1级控制阀,掌握该阀门的技术特点对于工程实践和该阀门的自主化研发具有指导意义。  方法  基于国内压水堆核电机组所用的两种典型结构——气动V型球芯式比例喷雾阀和电磁驱动角式比例喷雾阀,从结构设计、工作原理及运行维护等方面进行对比分析。  结果  经过分析得出,两种结构型式的比例喷雾阀适用的技术路线不同,但均可实现核电站稳压器系统所需的喷淋控制功能,用户可根据核电厂的技术路线和具体需求选择相对适宜的产品。  结论  但在未来新建核电市场中,电磁驱动型比例喷雾阀预计将有较广阔的应用前景。     

压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述

    [目的]   近年来,储能技术及储能产业发展受到的关注度持续升温。    [方法]   在此背景下,对压缩空气储能技术及其商业应用场景进行了分析与综述。通过梳理国内致力于压缩空气储能技术示范的研究团队及其技术特点,较为全面地反映了国内压缩空气储能技术的发展方向;在此基础上,介绍了已投运数十年的德国汉特福及美国阿拉巴马州两座商业化压缩空气储能电站的配置参数及运行经验,综述了近年来国内外针对多种新型压缩空气储能技术的示范进展状况。结合压缩空气储能技术梳理、商业化储能电站回顾及新型压缩空气储能技术示范进展综述三方面的工作,可为国内压缩空气储能技术发展及国家多部委大力推动的储能行业发展提供借鉴。最后,从电源侧储能、电网侧储能及用户侧储能三类应用场景分析了压缩空气储能技术的适应性及应用潜力。    [结果]   德国及美国两座商业化压缩空气储能电站数十年的可靠运行经验,检验了压缩空气储能电站长期运行的可靠性。与此同时,国内自500 kW至10 MW等多容量规模压缩空气储能示范工程的先后投建,表明此项储能技术在国内已实现由理论研究阶段向示范验证阶段的突破。    [结论]   在当下政策环境,用户侧峰谷电价政策是较为典型的储能应用场景边界条件,在压缩空气储能技术推广中可以重点考虑。     

基于热电互动的分布式能源系统优化研究

  [目的]  为实现分布式能源系统经济、高效的为工业用户供能,基于工业园区电、热负荷的耦合特性,建立了分布式能源系统供能单元的性能模型,提出了优化运行策略。  [方法]  以广州某工业园区为研究对象,结合实际负荷数据,合理确定优化参数,计算了年发电量、年耗气量和一次能源利用效率,并对负荷增量的影响进行了研究。  [结果]  结果表明:机组启动热负荷对分布式能源系统的年发电量影响较大,采用优化运行策略,年发电量提升约18.7%,可以提高园区自供电比例,一次能源利用效率在85%以上。  [结论]  该优化运行策略是正确并有效的,可应用于热电耦合分布式能源系统的优化,有效提升分布式能源系统的供能,同时维持较高的一次能源综合利用效率。     

飞轮储能技术及其耦合发电机组研究进展

  目的  双碳目标的提出增加了新能源电力嵌入的必要性,为了研究提高机组灵活性的方法,文章对飞轮储能技术及其耦合发电机组的相关研究进行了详细介绍。  方法  文章概括总结了飞轮储能的工作原理、研究现状与成果以及应用难点与措施,分析了研究飞轮储能的系统建模与运行策略的具体方法,并对飞轮储能分别耦合火力发电、风力发电以及太阳能发电的原理与应用特点进行了重点分析。  结果  我国的飞轮储能系统研究已经取得较为先进的成果,并且形成了一套有效的研究方法,在飞轮储能技术耦合多能源发电机组方面也进行了一定的研究。  结论  在当今环境下,飞轮储能技术耦合多能源发电机组已经成为研究趋势与重点,本文所总结内容为后续飞轮储能技术的应用提供了参考。     

海上风电场运行期尾流损失分析

  [目的]  为了充分认识海上风电场运行过程中的尾流效应,对风电场布局设计中的模拟计算结果进行验证,探索海上风电场的风机尾流损失变化规律。  [方法]  以华南地区某海上风电场为测试场址,选用PARK模型进行尾流模拟计算,对模型中的参数进行优化并进行实际发电量验证。  [结果]  结果表明:PARK模型用于海上风电场尾流模拟可以基本反映风机实际发电情况;在某风向上风机间距为7D情况下,主风向尾流损失在第2排后的分布规律呈现较为稳定的状态,约为首台风机的30%。  [结论]  PARK尾流模型能够较好的模拟近海风电场尾流损失和进行发电量计算,模型参数选择应根据项目实际情况进行敏感性测算。