再压缩sCO2 CPG联合循环热力优化

将CO_2地质封存与地热能开采相结合,利用CO_2羽流地热(CPG)系统开采超临界CO_2(sCO_2),并通过再压缩sCO_2布雷顿循环进行发电。建立了以太阳能为辅助热源的再压缩sCO_2布雷顿循环-CPG联合发电系统模型,研究了两类参数对联合发电系统性能的影响,并根据遗传算法进行全局参数优化以获得最大系统效率及最小度电耗sCO_2量。结果表明:再压缩sCO_2布雷顿循环-CPG联合发电系统具有较高的热效率,其中,主压缩机入口压力与分流比是影响系统热力学性能的主要参数,通过设计参数优化,系统效率可高达18.47%,度电耗sCO_2量减小至60.31 kg/(kW·h)。     

集成吸收式热泵的超临界CO_2循环聚光太阳能热发电系统

通过研究超临界CO_2工质的特性和循环的特点,提出集成第一类溴化锂吸收式热泵的简单回热循环系统。吸收式热泵驱动热源的温度远低于超临界CO_2循环主加热器热源的温度,可采用较低成本的低聚光比集热器,从而降低聚光集热系统的造价。吸收式热泵的设备成本较高,但其作用十分明显,除冷端优化外,其良好的变工况变负荷性能有利于提高系统在部分负荷工况下的发电效率。集成吸收式热泵的超临界CO_2循环聚光太阳能热发电系统从降低聚光集热系统造价和提高系统发电效率两方面进行设计,有利于提高系统整体的性价比。     

千兆瓦级超临界CO2透平结构设计及性能分析

针对以燃煤锅炉为热源的超临界CO_2发电系统,采用集约化和新型轴系布置策略的设计理念,结合动力机械理论和热力学计算模型,对千兆瓦级超临界CO_2透平进行几何结构设计以及性能评估。结果表明:所设计的千兆瓦级超临界CO_2透平包含一个2×3级高压缸和一个2×3级中低压缸,功率分别达到618.1和743.6 MW,总功率为1 361.7 MW。与同级别千兆瓦级超超临界汽轮机比较,超临界CO_2透平具有较为显著的技术经济性能。设计结果可为千兆瓦级超临界CO_2透平的设计、优化和运行提供参考。     

超临界CO_2的携热优势及在地热开发中的应用潜力分析

利用超临界CO2作为工作介质,循环携带地热或驱替地下热水,是一种新颖的地热开发技术。文章在介绍超临界CO2携热优势的基础上,评价了不同类型地热储层注CO2开采地热的应用潜力。超临界CO2采热能力强,对岩石矿物溶解度小,还可与地质埋存技术相结合,适用于干热岩以及沉积岩地热资源的开发。干热岩开发主要考虑采用超临界CO2作为携热介质,沉积岩地热资源储量丰富、孔隙表面积大、地质条件安全,应是注CO2开采地热和地质埋存的首选。     

超临界CO_2循环

<正>超临界CO_2循环具有效率高、系统简单、结构紧凑的特点,是一项前沿发电技术。早期的研究始于20世纪40年代,一直持续到70年代。21世纪初,麻省理工学院重启超临界CO_2循环研究,引发全球研发热潮,覆盖四代核电、太阳能光热发电、火力发电、余热发电、舰船动力等各领域。随着关键技术的不断突破,超临界CO_2循环已进入工程验证或示范阶段,代表性的项目包括:美国Echogen公司EPS100余热发电系统(8 MWe)、美国能源部STEP项目超临界CO_2循环示范装置(10 MWe)、美国NET Power公司Allam循环示范电站(50 MWth)、我国西安热工研究院超临界     

集成超临界CO_2循环的燃煤发电系统冷端优化

为了降低超临界燃煤电站抽汽侧较大的过热度及解决烟气与空气换热温差不匹配的问题,进一步提高机组效率,以某典型1 000 MW超临界燃煤电站为例,提出了耦合超临界CO_2循环的燃煤发电系统,利用过热蒸汽加热CO_2驱动超临界CO_2循环,使过热度显著降低,并将锅炉尾部烟道中空气预热器分为两级,两级间布置低温省煤器,加热高参数给水及凝结水,分析了集成系统的节能效果。结果表明:烟气温度降低至100.0℃时,集成系统较案例电站与常规余热系统的总出功分别提高了30.07 MW和25.51 MW,供电煤耗分别降低了7.9 g/(kW·h)和6.7 g/(kW·h),节能效果显著。     

聚光光伏-超临界CO2光热联合循环系统研究

提出了一种聚光光伏-超临界CO_2光热联合循环系统,实现聚光光伏低品位余热与超临界CO_2布雷顿循环的能量互补和梯级利用。通过仿真分析获得了不同参数下联合循环的主要性能,并与相同参数下的超临界CO_2简单循环、超临界CO_2再压缩循环、朗肯循环进行了比较分析。对比结果表明联合循环发电效率为24.97%,比简单循环(22.50%)高2.47%,比朗肯循环(23.37%)高1.60%,比再压缩循环(26.67%)低1.70%。此外,通过参数分析可知,当压缩机进口温度越接近CO_2临界温度时,压缩机进口压力越接近循环所对应的最佳压比,联合循环发电效率越高。     

一种地热与太阳能联合发电系统研究

提出一种地热与太阳能联合发电系统,可用于地热和太阳能资源丰富的地区.该系统的特点是基于双流地热发电循环,通过增加太阳能过热器来增加系统发电量.太阳能过热环节采用槽式集热器.对异丁烷(P600a)和丁烷(R600)两种工质在不同太阳能利用分数下的发电功率和发电效率进行了比较,发现对于带有过热装置的朗肯循环(ORC),选择R600a为工质性能更佳.研究表明太阳能过热环节对于提高系统发电功率具有较大贡献,但对增加系统发电效率改善不大.还针对具有固定集热面积(1000m2)的太阳能地热发电系统应用于西藏地区可行性进行了分析,发现这种地热太阳能联合发电系统相比于常规地热发电系统,发电能力可提高约10%,对解决该地区的供电紧张状况能够起到一定的作用.     

基于超临界CO2朗肯循环的太阳能光热发电系统分析

基于太阳能光热发电原理,提出加装回热系统的发电系统模型,结合朗肯循环,以超临界CO₂作为工质,系统分析进气温度、进气压力对发电系统效率的影响,研究回热系统的热经济性。结果表明：低压状态下进气压力对发电系统循环效率的影响较大,高压状态下进气温度对发电系统循环效率的影响较大;压力增大时,发电系统效率先增后减,温度增加时,发电系统效率保持增加;与无回热系统相比,加装回热系统能够明显提升发电系统循环效率;发电系统的不可逆损失随着压力的升高而降低,随着温度的升高而升高,为基于超临界CO₂朗肯循环的太阳能光热发电提供参考。     

我国地热利用现状

地热资源按温度的高低划分为高中低三种类型。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电;低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。与地热发电相比,地热直接利用的优点:①热能利用效率高达50%～70%,比传统地热发电的5%～20%高很多;②开发时间短得多,且投资也远比地热发电少;③地热直接利用,既可利用高温也可利用中低温地热资源,因此应用范围远比地热发电广泛。当然,地热直接利用也受到热水分     

超临界CO_2在干热岩中的采热能力及系统能量利用效率的研究

从注采系统角度考虑井筒流动与储层渗流的耦合,采用油藏数值模拟手段,分析了超临界CO2在干热岩中的采热能力及系统能量利用效率,评价了CO2-EGS发电的经济性。研究结果表明,超临界CO2优于H2O的采热能力主要得益于其自身的渗流能力,地层水的存在及井筒流动会在一定程度上降低超临界CO2的地面采热速率;CO2-EGS系统的热电转化效率以及地面发电功率较高,但经济性有限;随着钻井、压裂技术的发展以及经济政策的完善,CO2-EGS系统的发电成本有望大大降低。     

基于超临界CO2循环的地热与太阳能混合系统研究

超临界CO₂循环可以耦合较低温度的地热和较高温度的太阳能热组成混合热源发电系统。相比能量分析方法,火用分析方法更便于分析混合系统对提高能量利用率的作用,以及识别造成可用能损失的设备和过程。115℃地热和200℃地热分别与采用槽式聚光集热技术的太阳能热组成混合热源,构成简单回热超临界CO₂循环。分析结果表明：混合系统的火用效率比单纯太阳能热的循环系统提高了5% ~ 10%;太阳能聚光集热器的?损失最大,占80%以上,其次是除预冷器以外的各类换热器以及透平;相比之下,压缩机和预冷器的火用损失较小。减少?损失的关键是提高太阳能聚光集热器和换热器的性能,包括提高集热管运行温度,以及提高换热器效能。     

基于Ebsilon的中低温地热发电系统分析

基于Ebsilon软件,对某中低温地热发电系统的闪蒸式发电、纯有机朗肯循环以及有机回热朗肯循环发电方式进行了计算与比较,通过筛选以R245fa作为有机朗肯循环工质的计算结果显示:纯有机朗肯循环比闪蒸式发电能源利用效率可以提高62.9%,而回热有机朗肯循环比纯有机朗肯循环的能源利用效率提高8.7%。计算结果可为中低温地热发电系统能源有效利用提供指导。     

超临界CO_2布雷顿循环的应用分析

本文对超临界CO_2布雷顿循环进行了热力学分析,以该布雷顿循环为基础,分析了不同种类气体的循环热力学性能,重点讨论了超临界CO_2作为燃气轮机底循环工作流体的热力学性能。结果表明:相对于其他气体而言,超临界CO_2布雷顿循环虽然具有相对较差的热效率,但是可以通过回热和"分流"再压缩配置来弥补,因此作为整个燃气轮机的底循环的工作流体,超临界CO_2具有较高效率。     

世界地热发电开发新动向

近年来世界地热发电发展迅速,全球地热发电装机容量从2000年的8594MW,增加到2014年的12594MW。亚太地区与北美地区地热发电装机容量居主导地位,分别为4.5GW和3.4GW。美洲地热发电市场以美国、墨西哥和尼加拉瓜为主。亚太地区的地热发电市场主要有印尼、日本、菲律宾和新西兰。美国拥有全球最多的地热资源,估计地热储量约为30000MW,地热能开发规模最大,地热发电居世界第一。北欧冰岛是全球地热开发的楷模,约1/3的电力来自地热发电,地热在一次能源中占54%。菲律宾是发达的地热发电国家,地热发电量仅次于美国,约占国内总发电量的20%。印尼的活火山数和地热潜能居世界第二位。2014年印尼地热发电装机容量居世界第三。目前地热发电量占印尼全国总用量的3%,印尼的地热储量约为29000MW,占全球总量的40%。肯尼亚地热发电开发以惊人的速度向前推进,2014年装机容量达到590MW,肯尼亚的地热发电量占总用电量的49%。地热发电仍以普通型干蒸汽方式与闪蒸方式为主。最近10年利用中-低温地热能的双工质方式发电发展较快。美国不少地热发电企业采用双工质发电方式。近10年来,美国科学家倡导研发了增强型地热系统技术。美国第一个商业增强型地热系统(EGS)项目已成功并网供电。据估计,EGS将使美国100~500GW的潜在地热资源获得利用。     

不同热源下布雷顿循环系统分析

与传统能源发电相比,超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环发电系统具有系统结构紧凑、循环效率高、安全性能较好等特点。采用Aspen Plus构建了不同热源下超临界二氧化碳布雷顿循环动力系统及热力学模型,重点分析了分流比、透平进口温度及压力、主压缩机入口温度对循环效率的影响。根据参数工况设计三种不同热源布雷顿系统：以煤基为热源的系统采用分流再压缩再热布雷顿循环,主气温度640℃以下再热的设置会比无再热效率高,循环效率可达46.02%。发电效率和再压缩功率随分流比的增加而增加,而主压缩机的则下降。燃气系统采用再压缩循环,透平入口温度与压力的增加可使循环效率增加,循环效率最高可达43.01%。以压水堆为热源的船舰动力系统设计为分流再压缩再热循环。存在最佳分流比,循环效率为37.41%;透平入口压力的增加使循环效率的变化先增加后变缓。主压缩机入口温度的增加使循环效率逐渐下降。     

D3-1.7/0.5型地热发电用试验汽轮机组

本文简要地介绍了由青岛汽轮机厂研制的D3—1.7/0.5型地热发电用试验汽轮机组。该机组已有两台在西藏自治区羊八井地热试验电站中运行,第三台也正在安装之中。文中叙述了该机组的热力系统、电站布置、汽轮机本体、调节保安油路系统、蝶阀以及几种主要辅助设备的设计情况。最后,对该机组运行情况及所获得的经济效果也作了简要的介绍。     

基于BEST系统超超临界1000 MW二次再热蒸汽机组的参数选取

为研究抽汽背压式汽轮机(BEST)系统超超临界1 000 MW二次再热蒸汽机组参数的选取,基于某电厂二期2×1 000 MW超超临界机组扩建项目,建立1 000 MW超超临界高效二次再热蒸汽机组的设计计算,使用EBSILON软件建立完整的热力系统模型,得出主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽压力和锅炉效率等参数对BEST系统的影响规律。研究结果表明：对于12级回热的BEST系统来说提高主蒸汽的温度比提高主蒸汽的压力更能提高系统的发电热效率;BEST系统最佳工况点的再热蒸汽压力是15.028 MPa/4.079 MPa;锅炉效率变化范围在85%～95%时,随着锅炉效率变化1%,系统发电热效率随之变化0.51%。     

太阳能CaO高温储热辅助CO_2捕集燃煤发电系统

借助CaO作为高温储能介质,可将塔式太阳能集热器系统与燃煤发电系统集成,提高太阳能热发电效率的同时实现烟气中的CO_2捕集。以1000 MW超超临界机组和10 MW塔式太阳能集热器系统为例,构建基于CaO高温储热的塔式太阳集热器辅助CO_2捕集的燃煤发电系统。基于Aspen Plus软件对系统的热力性能进行模拟,模拟结果表明,10 MW塔式太阳能集热器系统发电效率可达40.5%,较单一的太阳能热发电效率(25%)高出15.5%,且可减少等效CO_2排放15.5 t/h,具有较大的技术优势。     

江西地热发电的开发前景及对策

地热是最清洁环保、高效可靠的新能源之一。根据江西省情,分析了江西地热发电的开发现状与前景,提出了江西地热发电开发过程中所存在的问题及其对策,包括加强地热发电的前期工作、突破地热发电的技术难题、建设中低温地热发电示范工程、实施扶持政策等,以大力提高江西清洁能源比例,建成鄱阳湖生态经济区。