太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)熱力性能評價及設(shè)計優(yōu)化.pdf

1、太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)是可再生能源與傳統(tǒng)化石能源互補(bǔ)集成的發(fā)電系統(tǒng)，它通過聚光集熱的方式將收集到的太陽能熱量引入傳統(tǒng)燃煤發(fā)電機(jī)組，用于加熱鍋爐給水，從而替代原單純?nèi)济喊l(fā)電系統(tǒng)的部分燃煤消耗。太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)一方面可實現(xiàn)太陽能熱發(fā)電規(guī)?；⒌统杀鹃_發(fā)利用，另一方而也可提高傳統(tǒng)燃煤電站的節(jié)能減排效能，是解決日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題和傳統(tǒng)化石能源供給的有限性的新途徑。
　　本論文依托國家重點科研項目，針對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)具有的

2、多輸入、單輸出及輸入端能量品位差異的特點，對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)開展系統(tǒng)耦合機(jī)理、能耗及能耗成本分配評價和設(shè)計輻射強(qiáng)度分布規(guī)律的研究。
　　(1)太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的耦合機(jī)理研究
　　針對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)雜性導(dǎo)致的目前尚未有統(tǒng)一的太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的集成原則，從太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)和單純?nèi)济喊l(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換過程出發(fā)，建立兩種不同能量輸入的發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換物理模型，推導(dǎo)出太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的瞬時光

3、電效率的表達(dá)式，并指出影響太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)性能的主要因素，對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究，為太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計集成提供理論依據(jù)。
　　本研究為實際中進(jìn)行太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計集成提供了基本的理論依據(jù)，即應(yīng)綜合考慮燃煤機(jī)組容量、被取代抽汽品位等因素，以選取合適的法向直射輻照度（即DNI）、集熱面積和集成方式，從而使太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)。
　　(2)太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的能耗性能研

4、究
　　針對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的多輸入和單輸出的特點，本研究基于單耗分析理論對簡單能量系統(tǒng)的單耗分析方法進(jìn)行擴(kuò)展，建立了太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的能耗分析模型，探究不同運行工況下太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的能耗在各主要設(shè)備間的分布，并指出影響太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)能耗特性的主要因素。研究結(jié)果表明，不論對于哪種集成方案或系統(tǒng)運行工況如何，單純?nèi)济喊l(fā)電機(jī)組中引入太陽能熱量，均使系統(tǒng)的燃料單耗有所下降，且太陽能熱量取代燃煤機(jī)組最高級抽汽的

5、系統(tǒng)燃料單耗最低;其次，相比75％THA和50％THA運行工況，在100％THA運行工況下太陽能熱量引入燃煤發(fā)電機(jī)組使各設(shè)備的附加單耗及系統(tǒng)的總附加單耗減小幅度均最大;此外，DNI和集熱面積是影響太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的燃料單耗和成本單耗的關(guān)鍵因素，當(dāng)太陽集熱場得熱量不足以替代某級全部抽汽時增大DNI或集熱面積，系統(tǒng)的能耗均有所下降，而當(dāng)某級抽汽被太陽能熱量全部取代后，繼續(xù)增大DNI或集熱面積，系統(tǒng)的能耗均有所增加。
　　本研究揭

6、示了太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的能耗在各主要設(shè)備間的分布特性及其外部因素對系統(tǒng)能耗影響的變化規(guī)律，為太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)熱力性能的提升和成本降低提供了一定的理論基礎(chǔ)。
　　(3)太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的能耗成本分配研究
　　在太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)能耗性能研究的基礎(chǔ)上，基于太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的太陽能貢獻(xiàn)度解析算法，建立了太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的太陽能能耗成本分配模型，研究太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的太陽能能耗成本分配特性，探尋

7、外部熱源變化所引起的太陽能能耗成本分配的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)在設(shè)計工況下運行、太陽能取代燃煤發(fā)電機(jī)組的高品位抽汽及太陽能熱輸入份額較大時，太陽能對系統(tǒng)總體的綜合貢獻(xiàn)最大。
　　本研究通過探索多能量輸入系統(tǒng)的能耗成本分配評價方法，揭示太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的太陽能能耗成本分配特性。對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)集成方案的選擇和太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的實際運行提出了一定的指導(dǎo)意見，并從能量的有效利用和經(jīng)濟(jì)性兩方面證

8、明了太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢，同時也為太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)政策的制定提供了一定的理論依據(jù)。
　　(4)太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計輻射強(qiáng)度分布規(guī)律研究
　　針對太陽輻射小時值變化的特點，以提高太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的年熱力性能和年經(jīng)濟(jì)性能為目標(biāo)，對在有效設(shè)計輻射強(qiáng)度變化下不同地區(qū)的系統(tǒng)的年性能進(jìn)行對比分析，并對太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計點有效法向輻照度的選取進(jìn)行了研究，得到了最優(yōu)設(shè)計輻射強(qiáng)度的分布規(guī)律;在此基礎(chǔ)上提出