太阳能与燃煤机组集成发电系统性能研究

以常规燃煤机组为原型,提出新的槽式太阳能与燃煤机组集成发电方式,即槽式太阳能集热场加热小汽轮机排汽,取代部分1号高压加热器回热抽汽。利用模拟软件建立发电系统计算模型,分析太阳能辐射强度（DNI）和集热面积对该系统性能的影响。以动态投资回收期TDP、内部收益率IRR等为评价指标,对该系统进行经济性分析。结果表明：随着太阳能幅射强度的增大,互补发电系统的太阳能发电功率、太阳能热电转换率等随之增大,且集热面积的影响趋势与太阳能幅射强度（DNI）大致相同;在拉萨地区进行该系统建设的IRR最高,为16.97%;对IRR的敏感性影响因素从大到小排序依次为煤炭价格、集热器造价和并网电价。     

太阳能预干燥低阶煤发电系统性能分析

针对我国西北地区太阳能和低阶煤资源丰富的特点,提出一种利用太阳能预干燥低阶煤的发电系统.以某典型600 MW超临界机组为例,通过建立太阳能集热单元和低阶煤预干燥单元的热平衡模型,分析了太阳能预干燥低阶煤后煤的质量与能量的变化规律,从机组煤耗率和太阳能光电转换效率等角度评估了太阳能预干燥低阶煤发电系统的综合热力性能;并以静态投资回收期作为经济性评价指标,探讨了设备总投资和上网电价变化对机组经济性能的影响.结果表明:利用低品位太阳能预干燥低阶煤可有效降低机组煤耗率,当低阶煤水分由25.0%干燥至10.0%时,煤耗率降低8.9g/(kW·h),同时太阳能光电转换效率可达到25.3%,静态投资回收期仅为4.3a,系统经济效益显著.     

太阳能与燃煤机组混合发电系统集成方式的研究

阐述了太阳能与燃煤机组混合发电系统的3种集成方式:太阳能集热场与锅炉并联,太阳能集热场与加热器并联及太阳能集热场与锅炉、加热器二者并联.采用传统的绝对电效率、标准煤耗以及太阳能热发电效率作为经济性指标,并利用热平衡方法对混合系统的热经济性指标进行了计算.以200 MW机组热力系统为例,对3种集成方式下机组的热经济性指标进行了比较,对不同辐射强度下机组热经济性指标的变化规律进行了分析,并确定混合发电的最优集成方式.结果表明:太阳能与燃煤机组混合发电时,太阳能热发电效率高于单纯的太阳能热发电,且燃煤机组煤耗率降低;在3种集成方式中,太阳能集热场与锅炉并联时,太阳能热效率最高、节煤量最多.     

太阳能与燃煤机组混合发电系统的热经济性分析

以某型300 MW机组为例,利用抛物面槽式集热器收集太阳能热量,提出7种太阳能与燃煤机组集成方案,并定义太阳能加热给水与燃煤机组混合发电系统的循环效率、太阳能热电转换率等评价指标,应用变热量等效焓降法计算理论,对原机组及不同集成方案进行热经济性能分析。结果表明:太阳能与回热系统混合发电,既能增加发电量,提高太阳能热电效率,又能降低纯太阳能发电投资成本,其代价是混合发电系统的热效率将下降;给出的所有集成方案中,取代1段抽汽方案产生的额外电能和太阳能热电转换率最大,标煤耗率和热耗率最小,为最佳混合方案。     

环境温度对太阳能协同燃煤发电站性能的影响

环境温度不仅影响集热场光热效率,也会通过影响凝汽器背压而影响集热场热电效率,为分析其对太阳能协同燃煤发电(Solar aided coal-fi red power generation,SACPG)系统的性能影响,建立了基于Matlab/Simulink的600 MW太阳能协同燃煤发电系统的机理模型,在性能耦合分析的基础上,研究环境温度对集热器光热、热电和光电效率及协同系统效率和省煤量的影响。研究表明:集热场光电效率随环境温度的升高而先增后减,最佳值是环境温度为0℃时;在完全取代第一段抽汽时,协同系统较原系统效率约提高1.5%,省煤量可超过8.8 g/kWh。     

600 MW太阳能协同燃煤发电机组的变工况性能分析

利用Aspen Plus建立了600 MW超临界汽轮机系统的模型,在此基础上构建了利用太阳能集热场生产蒸汽取代某一段高压加热器抽汽的协同燃煤发电模型,并模拟了4种不同负荷工况下机组的协同发电运行情况,分析了3种太阳能协同方案在变工况下的能耗情况及汽轮机通流量等参数的变化规律.结果表明:所构建的太阳能协同发电方案可在保证汽轮机蒸汽质量流量变化较小的情况下,显著降低600 MW燃煤机组的发电煤耗率,3种协同发电方案均适合对在运火电机组进行改造,是实现火电机组节能减排和太阳能稳定发电的有效途径之一.     

太阳能集热系统与600MW燃煤机组集成及性能分析

为了避免工质两相流带来传热效果的恶化和流体分层现象,提出了抛物面槽式太阳能集热器与600 MW燃煤机组热力系统集成的优化设计。以呼和浩特地区为例,针对600 MW机组最优集成方案的研究结果表明,取代2段抽汽方案为最优,其太阳能热电转换率达35.85%,全年可节约标煤12 494.09 t,减排二氧化碳29 610.99 t,投资回收期为12.5 a。     

太阳能辅助供热电站变工况特性研究

利用光煤互补的方式对小机组供热电站进行升级改造,可以解决大量淘汰小机组造成的城市供热不足等问题。本文以某电厂12 MW燃煤机组为设计原型,利用数值模拟的方法搭建光煤互补系统,分析了太阳能辐射强度和导热油温度两种因素对系统性能影响,提出一种新的太阳能互补方式,与典型的太阳能集热场替代高加抽汽的互补方式进行对比分析,结果表明,两种互补方式的系统都会随着辐射强度的增加对机组发电量和供热量有较好的促进作用;在保持系统供热量不变的情况下,两种互补方式的总热效率差距可达到10%,而导热油温度高于350℃左右时利用太阳能直接供热的互补系统的热效率较高。     

太阳能辅助火电机组燃烧后碳捕集的集成方式研究

针对火电机组燃烧后碳捕集方式选择的问题,以某电厂600MW燃煤机组为研究对象,进行以烟气余热及太阳能热作为二氧化碳吸收剂解吸热源,以机组抽汽作为脱硝系统液氨蒸发器的热源的多能源综合互补利用集成方式的研究。分析集成系统太阳集热场设计中影响设计辐射强度选取的主要因素,以实际辐射资料为例进行研究,得出太阳辐射资源与最佳太阳辐射强度的关系。根据最佳辐射强度对集成系统进行经济性计算,对可行性集成系统进行技术经济分析,结果表明:在设计辐射强度下,可行性集成方案中CO2减排成本为90.8$/t,其随太阳集热场投资的减小而减小,考虑对CO2排放征税和CO2产品出售时,集成系统有望突破经济障碍。     

槽式太阳能辅助燃煤发电系统热性能研究

针对槽式太阳能集热系统,建立了集热场得热及热损失等数学模型,并以典型槽式集热器EUROTROUGH-150(ET-150)组成的集热系统为例,进行了以集热场热效率最优为目标的优化;在此基础上以槽式太阳能辅助燃煤发电系统(即互补发电系统)为研究对象,采用一定的评价准则和集成方式,对直射辐射强度(DNI)设计值的选取进行分析研究.结果表明:不同回路数、不同纬度分布的集热场存在不同的最优列间距,且存在最佳取值范围的直射辐射强度设计值,使系统年性能最优.     

太阳能与燃煤机组混合发电方式的热经济性研究

阐述了分别从锅炉蒸发受热面、高压加热器汽侧和汽轮机低压缸引入太阳热能与燃煤机组进行混合发电的3种集成方案,定义了太阳能热电转换率、单位时间节煤量及太阳能热贡献率等评价指标,并以某300 MW燃煤机组为例,应用变热量等效焓降法计算理论对3种太阳能与燃煤机组混合发电集成方案的热经济性指标进行了计算和比较,确定了混合发电的最优集成方式,并对其经济性进行了初步分析.结果表明：混合发电集成方案2-1（取代2号高压加热器抽汽）的热经济性指标、运行安全性和稳定性均较好,因此选取方案2-1作为混合发电最优集成方案;太阳能的单位发电成本为0.63元/（kW·h）,低于单纯太阳能发电站的0.75～1.85元/（kW·h）.     

太阳能辅助燃煤热发电系统的探讨

由于太阳能供给的间歇性,单独投资建造的太阳能热发电系统经常会出现设备成本高、利用率低、收益低等问题。因此,利用太阳能热发电系统与常规燃煤发电系统都有汽轮机部分这一特点,将槽式抛物太阳能集热器集成到常规燃煤发电系统中,寻求改造现有燃煤发电系统的新途径。以某300 MW机组为例,利用弗留格尔公式进行变工况计算,然后进行热经济性分析,为太阳能辅助燃煤热发电混合系统的建立提供理论参考。     

不同装机容量下S-CO2塔式太阳能热发电系统的热力及经济性能分析

建立超临界CO₂布雷顿循环塔式太阳能热发电系统的热力性能和经济性能模型,比较不同装机容量下系统的年均效率,分析系统中各项成本占比及其随容量增长的变化规律,提出进一步降低发电成本的方法。结果表明,主要受镜场效率的影响,系统年均效率随装机容量增加先升后降,峰值为20 MW时的17.4%。发电成本随装机容量的增加而减小,由1 MW时的0.477 美元/kWh降至100 MW时的0.125 美元/kWh。减小镜场和储热的投资成本是降低大规模电站发电成本的关键。     

Optimization study of integration strategies in solar aided coal-fired power generation system

Parabolic trough solar-aided coal-fired power generation system has been developed to achieve efficient use of solar energy resources by coupling conventional coal-fired power plant with solar energy. However, there are no appropriate evaluation criteria about the thermal and economic performance of the system presently. This paper proposes the evaluation standard of the solar aided coal-fired power plant, and then based on this standard an optimization of this system is applied by the genetic algorithm model. According to the optimization research of this system, a series of parameters such as the solar collector area; the way of the coupling the power plant; whether storage is needed and the relevant storage capacity are obtained.     

An overview of the development history and technical progress of China’s coal-fired power industry

As the main power source of China, coal-fired power industry has achieved a great progress in installed capacity, manufacturing technologies, thermal efficiency, as well as pollutant control during the past century. With the fast development of renewable energies, coal-fired power industry is experiencing a strategic transformation. To specify the development of coal-fired power industry, its development history is reviewed and the technical progresses on aspects of thermal efficiency, pollutants control and peaking shaving capacity are discussed. It is concluded that the role of China’s coal-fired power source would be transformed from the dominant position to a base position in power source structure. Considering the sustainable development of coal-fired power industry in energy conservation, emission control, and utilization of renewable energies, it is suggested that the national average thermal efficiency should be improved by continual up-gradation of units by using advanced technologies and eliminating outdated capacity. Moreover, the emission standard of air pollutants should not be stricter any more in coal-fired power industry. Furthermore, the huge amount of combined heat and power (CHP) coal-fired units should be operated in a decoupled way, so as to release more than 350 GW regulation capacity for the grid to accept more renewable energy power.     

Effectiveness analysis of solar replacement scenarios in a typical solar–coal hybrid system

Since the 1990s, solar energy has been hybridized with fossil power plants to improve reliability and efficiency. Hence, this study proposed a methodology to thermodynamically model the solar–coal hybrid system. A conventional 200 MW coal-fired power plant was hybridized with solar heat at approximately 300°C and compared with the Solar Energy Generating Systems VI type. The annual thermal performances of the proposed system were assessed using the established thermodynamic methodology. The appropriate replacement configurations for the system can be determined to enhance solar-to-electricity efficiency. Therefore, this system may utilize solar energy on the utility scale effectively.     

太阳能与燃煤联合发电技术及其应用前景

介绍了太阳能与燃煤联合发电技术原理及工程应用,综合分析了联合发电系统不同集成方案的热经济性,给出了太阳能与燃煤联合发电技术的应用前景,提出了我国发展太阳能与燃煤联合发电技术的建议。通过对太阳能与燃煤联合发电系统的性能分析及工程实例表明,太阳能场与燃煤机组回热系统相结合的方式,运行稳定,经济性较好,特别是太阳能场取代1段抽汽的集成方案较为理想,具有很好的发展前景。     

太阳能-地热能联合发电系统研究进展

将多种新能源联合开发利用,使之能够取长补短,是未来新能源发展的重要方向之一。世界第一座太阳能–地热能联合电厂已经建成发电,与其相关的研究工作也已蓬勃开展。从已有的研究结果看,太阳能和地热能主要有两种结合方式——以地热能为主的联合发电系统和以太阳能为主的联合发电系统;研究内容主要围绕提高太阳能、地热能的利用效率,增加系统发电量而展开,根据系统处于稳态和非稳态时不同的运行特征,评估系统的热力性能和经济性能,指出保证系统长期稳定运行应考虑的问题。研究表明,联合发电系统是一种比单一太阳能发电系统或者单一地热能发电系统更加优越的能源利用模式。     

基于水库大坝的水能与太阳能融合型并网发电系统研究与应用

针对中国大中型面南的水库电站大坝,向光性比较好,具备安装太阳能光伏发电系统的条件,并使得2种可再生能源融合并网发电模式具有一定的创新性.水库电站的发电系统是已建成的,增加太阳能光伏发电系统并建设融合型并网发电系统,不仅体现了投资成本低发电效益高等特点,同时具有节约国土资源、保护大坝和节能减排等社会效益.在设计和实践过程...     

我国应适当提高煤电的比重

我国2005年电源投资3228亿元,其中火电投资2270.6亿元,占70.3％;非化石电源投资957.4亿元,占29.7％.2010年我国电源投资3641亿元,其中火电投资1311亿元,占36％;非化石电源投资2330亿元,占64％.“十一五”期间,我国火电新增装机容量锐减,非化石电源新增装机容量剧增,而每年新增发电量则逐年减少.我国2006年火电新增装机容量9287×104kW,到2010年新增火电装机容量降为5872×104kW;我国2006年非化石电源新增装机容量1216×104kW,到2010年非化石电源新增装机容量上升到3256×104kW.每年新增装机容量可增加的年发量,2006年估计为5400×108kW·h,到2010年已降为4000×108kW·h左右.2010年我国电源投资中仅占36％的火电,却提供了64％的新增装机容量,而占64％的非化石电源只提供了约36％的新增装机容量,如果按新增发电量计,则火电机组提供的发电量比例更高.按中国电力企业联合会的规则,“十二五”期间我国非化石电源比例进一步增加,火电增幅继续下降.按火电机组等效容量计,2010～2015年年均增长率仅为8％,低于同期国内年均用电量增长率8.5％.鉴于我国的资源禀赋条件和“十一五”、“十二五“电源构成的变化趋势及其后果,建议我国应适应增加煤电的比重.