可再生能源下燃煤电站-碳捕集优化调度

燃煤电站集成碳捕集技术在实现碳减排的同时可以提升电站灵活性,帮助电网消纳风光;而可再生能源网络可以提供富余能量来满足碳捕集的需求,提升电站碳捕集系统的经济性能。为此,本文提出了一种可再生能源背景下超临界燃煤电站-碳捕集系统的整体优化调度方法。该方法将深度学习与启发式计算融合,综合考虑机组运行约束和电网功率平衡约束,以降低运行成本和最大消纳风光为目标,对电站-碳捕集系统整体运行优化。结果表明,碳捕集系统的引入可以消纳51%的弃风弃光量,降低35%的碳捕集成本。通过比较,自由捕集率约束模式具有最好的优化调度空间,而平均捕集率约束模式在满足电网指定碳排放要求的同时能够保证良好的经济性。     

太阳能辅助燃煤发电系统蓄热运行策略优化

太阳能辅助燃煤发电已经被证明是一种有效利用太阳能的发电方式。与纯太阳能光热发电系统不同,太阳能辅助燃煤互补发电系统(下简称互补发电系统)中采用不同的蓄热运行策略将对互补系统的性能产生显著影响。本文针对槽式互补发电系统,建立了槽式太阳能集热场以及互补系统的数学模型,采用了真实的气象数据进行仿真模拟,研究分析了互补发电系统的年性能,得出了不同太阳能倍数、蓄热小时数对互补系统的太阳能发电成本LCOE的影响规律,并据此优化蓄热运行策略。其结果表明:三种策略中,削峰填谷策略是最适合互补发电系统的运行策略,在0.5蓄热小时数、1.2太阳能倍数下,其太阳能发电成本取得极小值,为0.064$/kWh。     

塔式光煤互补系统变工况性能研究

为了节约能源和保护环境,太阳能辅助燃煤发电系统得以迅速发展.本文针对敦煌地区660 MW燃煤机组提出了一种塔式太阳能与常规燃煤电厂集成方案.基于仿真平台TRNSYS,建立了光煤互补系统模型。依据TRNSYS软件里的气象数据库,在煤炭节省型运行模式下,对互补系统在不同的辐照强度以及不同工况下进行了模拟分析,从而得到了典型日和典型年的热力性能,揭示了光煤互补系统的热力特性.结果表明,本文中的互补系统年光电转换效率为15.36%,相对于现有单一的太阳能热发电技术,由于光煤互补更加节约成本,因此具有一定的优势。本文研究结果为改造现有燃煤电站提供了新的途径和理论指导.     

燃煤电厂CO_2捕集与系统集成的能耗与水耗分析

CO_2捕集是目前降低电厂CO_2排放最直接有效的方法之一,但能耗过高成为限制其发展的最大障碍,同时水耗的增加也对现有电厂的集成带来了挑战,本文从CO_2捕集系统与电厂系统的集成角度出发,建立了集成系统的能耗与水耗模型,结合典型300 MW亚临界燃煤发电机组参数,分析了CO_2捕集对电厂的影响,考察了CO_2捕集系统的运行参数对集成系统能耗与水耗的变化关系。结果表明,集成CO_2捕集后电厂发电效率降低了近10个百分点,冷却循环水用量与总水耗增加了近25%,单位发电量冷却循环水量与水耗增加了70%以上,同时系统能耗与水耗随CO_2捕集参数的变化而呈现不同的变化趋势。     

低CO2排放的太阳能/甲醇互补系统热力经济性分析

基于品位匹配和多能源综合梯级利用的原则,本文提出了低CO₂排放的太阳能与化石能源互补发电系统LESOLCC,并对其进行了热力经济性能分析。所提系统以甲醇为燃料,中低温太阳能首先提供甲醇重整反应的反应热,从而转化为富氢合成气的化学能,实现品位提升;其次通过燃烧前对CO₂的捕集,实现燃料的清洁燃烧,最终在高效联合循环中实现其热功转换。结果表明:基本工况下,系统当量效率达到55.1%,比投资为833$/kW,发电成本为0.124$/kWh,回收期17年;与相同化石燃料输入及CO₂捕集水平的尾气捕集CO₂的常规燃气-蒸汽联合循环（CC-Post）相比,发电成本下降了10.1%,充分显示其优越性。     

水泥窑余热发电辅助碳捕集系统分析

本文提出一种应用于水泥厂的基于余热发电技术的醇胺法碳捕集系统,针对余热发电系统和乙醇胺(MEA)碳捕捉系统建立模型,利用Visual Basic软件编程模拟余热发电系统,利用Aspen Plus软件模拟MEA法CO_2捕集系统。探讨了废气负荷、低压蒸汽温度、压力对余热发电系统性能的影响,废气负荷和解析塔操作压力对MEA碳捕捉系统中解析塔耗能的影响,并分析了系统的耦合和匹配关系。结果表明,该系统碳捕获率范围为8.6%~15.0%。     

新型全时段耦合余热的卡诺电池系统构建及热–经济性评估

卡诺电池(CB)是可同时实现储电和余热回收利用的新兴储电技术。当前耦合余热卡诺电池(TI-CB)仅在充电环节利用余热，余热利用不充分。本文提出一种全时段耦合余热的卡诺电池系统(DTI-CB)，通过将余热与有机朗肯循环(ORC)耦合，实现余热与卡诺电池全时段高效集成，并对其热–经济性能进行评估。相比TI-CB系统，DTI-CB最高可提高95.67%的发电能力和降低30.90%的平准化度电成本；相比ORC发电和CB独立系统，DTI-CB在高负荷条件下具有更高的热经济性优势。     

太阳能燃气联合循环系统集成优化研究

太阳能燃气联合循环系统(ISCC)将槽式太阳能与燃气轮机联合循环相结合,充分利用太阳能作为中低温加热热源,是提高太阳能发电效率,降低太阳能发电成本,并减少系统CO_2排放的有效途径。本文针对太阳能直接蒸汽发生系统(DSG)与燃气轮机联合循环(CCGT)集成的系统,研究了太阳能蒸发给水份额对系统性能的影响,寻求最佳的系统集成模式,并对其经济性能做了初步的探讨。结果表明,太阳能蒸发给水份额为75%时,系统性能最优。     

新型燃煤发电-CO2捕获-供热一体化系统

本文在深入分析燃煤电站CO₂捕获和汽水系统热平衡的基础上,提出一种新型燃煤发电-CO₂捕获-供热一体化系统。该系统通过汽水流程、碳捕获流程及地暖供热流程的有效集成,实现了系统中、低温余热的高效利用,降低了碳捕获对电厂效率的影响。分析结果显示,本文提出的一体化系统,在CO₂回收率90%时,供电效率可达31.32%,供电效率降低8.96%,而传统化学吸收法碳捕获电站效率惩罚普遍在10～12个百分点或更高。同时,该系统可供热350 MW,全厂（火用）效率达34.49%,全厂热效率高达55.88%;该系统以较少的能耗代价实现高效供电、供热与CO₂减排,为燃煤发电机组碳减排提供了独特的学术思路与技术方案。     

燃煤发电CO2捕集系统协调预测控制

基于化学吸附的燃烧后CO2捕集技术是最具应用前景的燃煤电站脱碳方法。然而,捕集系统与电站之间存在强烈的相互干扰,增大了整体系统控制的难度。为此,本文提出一种燃煤发电CO2捕集整体系统协调预测控制策略。为燃煤电站机炉系统和捕集系统分别设计预测控制器,并将当前及未来估计的汽机抽汽流量和烟气流量作为前馈信号送入预测控制器,以此实现两套系统间的相互协调和深度结合。仿真结果验证了所提方法的优越性和有效性。     

利用钙基吸收剂连续分离烟气中CO_2的双流化床实验研究

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法(CCRs)是捕集燃煤电厂烟气中CO_2的一种潜在技术。利用双流化床反应器实现连续高效捕集烟气中的CO_2是此技术应用到实际的关键。本文利用天然白云石,采用双鼓泡流化床反应器,连续捕集烟气中的CO_2。试验结果表明,所采用的双流化床反应器可以实现两个反应器之间物料连续稳定地交换,并长时间连续高效捕集烟气中的CO_2,捕集效率超过90%。     

燃气-蒸汽联合循环余热回收系统性能研究

燃气发电是我国城市供电的主要形式之一,针对LNG接收站一体的电厂发电模式进行研究,提出一种新型燃气-蒸汽联合循环热电联供系统,利用超临界CO2布雷顿循环结合有机朗肯循环(ORC)辅助发电,将LNG作为冷源,对烟气余热进行三级利用.通过构建热力学和经济模型,以Aspen Plus软件模拟值为基础,结果表明:在消耗燃料1....     

太阳能有机朗肯循环研究与应用综述

太阳能有机朗肯循环系统即采用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC),利用低沸点有机工质,将低品位的太阳辐射热能转换为高品位的机械能或电能进行输出,可进一步提高太阳能的利用率,降低系统成本。本文基于国内外相关研究成果,介绍了太阳能ORC系统及工作原理,分析了工质优选、系统性能分析与评价时所需要考虑的因素,并对太阳能ORC系统的改进与应用情况进行了综述。最后针对目前太阳能有机朗肯循环研究中存在的集热效率及系统效率不高、技术推广能力有限等问题提出了合理化建议。     

平板式与槽式聚光太阳能电池组件性能分析

对平板单晶硅太阳能电池板和槽式聚光太阳能热电联供(PV/T)系统进行实验对比,从系统热、电性能方面进行比较,并用"净现值"法对两套系统经济性进行分析.结果表明,槽式聚光PV/T系统的最大输出电功率是传统平板式PV系统的7～10倍,且通过回收电池的余热,全年可产热2929.433 MJ.在20年的寿命周期中,槽式聚光PV/T系统可获得更多盈余,能较早收回投资成本.用聚光装置进行太阳能发电,可有效提高太阳能的综合利用率,减少投资成本.     

联合液化空气储能的有机朗肯循环研究

有机朗肯循环(ORC)是中低温余热资源的一种有效利用方式,但其平均吸、放热温度差值较小,使得系统的循环效率不高,经济性不够理想,从而严重制约其发展.液化空气储能(LAES)是近年兴起的一种新型储能技术,其电力恢复阶段需要热量的输入。若通过合理的设计,将液化空气储能技术与ORC技术相结合,则可降低现有ORC系统的冷凝温度,提升其发电效率.本文以基本的ORC循环系统为基础,对比分析了丙烷、R-134a及R-22三种工质在常规冷凝和结合液化空气储能技术冷凝条件下的循环性能.结果表明,联合液化空气储能的ORC循环效率大幅高于常规ORC。     

全碳太阳能热光伏系统

太阳能热光伏发电是太阳能利用的重要途径之一。碳纳米材料具有优异的物理化学特性,因此是极具吸引力的太阳能热光伏系统材料。本文提出一种基于碳纳米材料的全碳太阳能热光伏(CSTPV)系统,竖直排列多壁碳纳米管阵列作为吸收器;堆木头结构多壁碳纳米管薄膜作为发射器。堆木头结构使发射器在两种偏振条件下都具有与光伏电池能带间隙匹配的波长选择发射率。本文结合能量平衡模型和等效电路模型建立了可靠的CSTPV系统理论模型,并对CSTPV系统进行表征。当发射器吸收器面积比为3,太阳能聚光倍数为3000时,系统效率达到最大值16.2%,比相同条件下钨发射器太阳能热光伏系统最大效率(12.4%)提高了30.6%。     

结合碳捕集的SOFC-sCO2布雷顿循环集成系统性能分析

固体氧化物燃料电池是将化学能转化成电能的全固态能量转换装置,被认为是极具前景的绿色发电系统。本研究提出了结合碳捕集的固体氧化物燃料电池-超临界二氧化碳布雷顿循环集成系统,通过阳极尾气富氧燃烧实现低能耗碳捕集,并利用s CO₂再压缩布雷顿循环回收燃烧室余热提高系统效率。模拟结果显示,该集成系统在设计工况下的净发电效率为59.74%,二氧化碳捕集量为134.50 kg/h。此外,关键工作参数对系统性能的影响分析结果表明,合理的阳极尾气再循环比、燃料利用率和燃料流量是确保系统安全高效运行的必要前提。     

太阳能与燃煤互补电站镜场布置研究

针对330 MWe太阳能与燃煤互补发电系统,利用抛物槽式太阳能集热系统汇聚300℃左右的太阳热能,替代蒸汽抽汽加热给水,对系统中太阳能镜场的布置及优化进行了深入研究.基于集热场运行工况,开发了太阳能集热场设计的模拟计算程序。探讨了镜场遮挡损失与集热器间距的关系;研究传热工质流速、太阳辐照强度对集热场布置的影响规律.在设计工况下,镜场集热量49 MW,镜场面积为1.39×10~5 m~2,占地面积4.19×10~5 m~2,镜场和场地面积比达到33.2%,优于当前槽式太阳能单独热发电22%~25%的水平.本文研究结果为太阳能与燃煤互补电站太阳能岛的设计提供了依据。     

热力学碳泵循环构建:以变温吸附碳捕集为例

制约碳捕集技术实用化的重要瓶颈在于捕集能耗过高,而热力学是能源系统效能分析的有力工具。基于将热力学研究方法应用到碳捕集技术效能分析的思想,本文以变温吸附碳捕集为例,按照"物性-过程-冷热源-循环"顺序,完成热力学碳泵循环(TCPC)的构建,进而考察循环参数对总能耗和第二定律效率的影响。结果显示;循环能耗主要受循环温度、吸附剂和吸附相等影响,吸附相显热大约占循环总能耗的2%;第二定律效率区间为13.91%~21.21%,具有较高节能潜力;TCPC作为一种基于热力学思想的"量化规尺",可对碳捕集技术展开效能分析,进而对影响循环总能耗的主要因素进行归纳,并可通过第二定律效率对技术成熟度进行判断,有效挖掘碳捕集技术的节能潜力。     

660MW光煤互补系统动态特性仿真研究

光煤互补发电是一种将太阳能集热系统与燃煤发电系统在热力过程中耦合的发电方式,是应对能源结构多元化转型、节能减排的有效方案,降低光热投资的同时减小了燃煤电站煤耗。本文研究了槽式太阳能集热系统与燃煤机组高压加热器并联的互补系统的动态特性,获得了光照阶跃扰动和光煤流量分配比阶跃扰动下互补系统的动态特性。结果表明,互补系统功率随光照强度阶跃增加而增加,随光煤流量分配比阶跃降低先减小后略增大至稳态值,且功率的变化量和响应时间随并联级数增加而增加。