光煤互补发电的效率相对收益率评价

太阳能与化石燃料互补的评价准则对系统集成开拓与设计优化至关重要,传统热效率、效率等难以科学评估多能源互补特性,不适于作为设计优化目标函数。本文基于热力学基本方程和互补系统特征,提出了太阳能互补收益率的评价准则,体现出与传统燃煤电站热力循环耦合,太阳辐照转功效率的提升程度。应用新准则分析实际光煤互补案例,提出了光煤互补集成原则和方法。该准则简便、合理,为太阳能互补发电的系统集成与优化提供了有效工具。     

光煤互补发电系统变工况能势匹配分析

光煤互补发电是应对能源结构多元化转型的有效方案,不同工况下系统多过程能势匹配是提高光煤互补发电系统效率的关键。本文建立了其能势匹配分析模型,研究光煤互补发电系统变工况过程能质传递和能势匹配规律,发现了不同工况下光煤流量分配比增加使太阳能集成子系统?损失增加,光电转换?效率有突降和最大值。100%THA额定光照下光电转换?效率最高为33.11%。因此调节光煤流量分配比是提高系统能势匹配程度的关键,并获得了不同工况下的优化调控策略。     

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.     

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。     

太阳能热化学互补发电系统的变辐照性能研究

本文基于10 kW中低温太阳能与甲醇热化学互补发电实验平台,采用不同太阳辐照强度与吸收反应器内甲醇裂解反应、甲醇重整反应两种化学反应的有机集成,提出了一种新颖的变辐照与不同化学反应相匹配的主动调控新方法,针对不同典型日太阳辐照强度偏离设计值,探讨了热化学互补发电系统变辐照工况的特性规律。研究结果表明,在中低温太阳能热化学互补发电系统中,与采用单一的太阳能驱动甲醇裂解反应相比,本文提出的主动调控方法使互补系统的日均太阳能净发电效率从30%提高到36%,更接近设计工况,有效提高了甲醇燃料化学能的梯级利用程度。该方法为减小单位镜场面积、提高太阳能年均净发电效率提供了有效途径。     

太阳能与燃煤互补系统变工况热力性能研究

针对新疆昌吉地区典型330 MW燃煤机组提出了一种利用抛物面槽式太阳能聚光集热器进行互补发电的改造方案。依据昌吉地区的气象条件及燃煤电站全年实际运行性能参数,通过对互补系统在不同太阳辐照强度及不同汽轮机负荷下变工况性能的模拟分析,获得了互补系统在典型日及典型年的热力性能,揭示了关键运行及性能参数的变化规律。结果表明,互补系统年均净发电效率为15.0%,优于现有单一太阳能热发电技术。本文对传统燃煤电站的互补方案的设计和实施具有一定的参考价值。     

中低温太阳能品位间接提升及系统集成

本文提出了中低温太阳热能品位间接提升的概念、方法和系统集成,其核心是热集成和热化学转换的有机结合。在所提出的太阳能和化石能源综合互补的化学回热循环系统(SOLRGT)中,中低温太阳热能首先提供蒸汽蒸发潜热从而转化为蒸汽内能;其次通过蒸汽参与重整反应进一步转化为合成气化学能,实现品位提升;最后得以在高效的燃气轮机系统中实现热功转换。由于太阳能的引入,燃气轮机透平排气余热回收部分的热匹配得到极大改善,并减少了化石能源消耗;同时,蒸汽产率的增加有助于增进系统化学回热和物理回热收益。系统中太阳能热转功净效率可达26.5%;和常规化学回热循环相比,化石能源节约率可达20%～30%,实现相应数量的CO_2减排,系统中实现了中低温太阳能的高效热功转换和与化石燃料的梯级互补。     

中温太阳能驱动甲烷化学链重整冷热电系统及性能研究

针对高温太阳能与天然气热化学互补分布式能源系统存在聚光比高、互补反应温度高、变工况性能不稳定的技术瓶颈,本文探索了一种能实现主动调控的中温太阳能与天然气互补的化学链重整冷热电联产系统。利用约500℃太阳热能驱动天然气基-氧化镍化学链重整,生成合成气太阳能燃料,通过燃气轮机冷热电联产系统,实现中温太阳能与天然气综合梯级利用.研究结果表明:在设计点工况条件下,系统的总能效率可达到80.9%,太阳能集热面积节约率达到53.2%,太阳能净发电效率可达27.3%.分析了关键参数如NiO和甲烷摩尔比(Ni/C)和太阳辐照强度(DNI)对系统热力学性能的影响。     

槽式集热器效率分析和互补电站镜场设计

为实现给水加热型互补发电系统中太阳岛与动力岛更好耦合,本文建立了槽式集热器炯效率的热力学模型,分析了200 kW典型集热器效率随运行参数的变化规律:平均辐照600 W/m~2时最大效率为33%左右,最佳温度范围为250～350℃,并进行了实验验证,最后分析了互补发电系统集热场效率在设计辐照和偏离设计辐照时的特性规律,初步给出了热互补电站设计的原则。本研究结果为太阳能与火电互补发电技术的集热场设计提供了一个基本依据,具有较好的工程实用价值。     

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。     

双气头互补的多联产系统集成机理与特性规律

化工动力多联产系统是通过系统集成把化工生产过程和热力循环有机地整合在一起,在完成发电等热工功能的同时,生产化工产品,从而同时实现多领域功能与性能目标。文章从多能源互补与多种产品联产系统的本质特征和能的综合梯级利用思路出发,研究双气头互补的多联产系统集成机理与方法,关注焦炉煤气富氢和气化煤气富炭的特点,借助双气头混合互补手段优化C/H比组分的调整,实现低能耗共制合成气。在系统集成机理研究基础上进行两类(双气头重整和无重整)典型联产系统概念性设计,通过模拟分析揭示了双气头互补的联产系统特性规律,还借助于平衡分析和EUD方法揭示了联产系统节能本质和关键因素。     

叠层荧光集光太阳能光伏器件的性能模拟和优化

荧光集光太阳能光伏器件可以减少太阳能电池的用量,有效降低光伏发电的成本.相对于单层荧光 集光太阳能光伏器件,叠层荧光集光太阳能光伏器件能分波段充分利用太阳光谱,提高荧光集光太阳能光伏 器件的效率,进一步降低光伏发电的成本.但是,叠层荧光集光太阳能光伏器件涉及较多的参量,难以通过实验 优化.本文分析了从单层到叠层荧光集光太阳能光伏器件的全部物理过程,建立了数学模型,并相应编制了 计算机模拟软件.运用上述软件,系统研究了器件尺寸、太阳能电池的带隙对光电转换效率的影响.     

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。     

太阳能甲醇分解吸收-反应器研制与实验研究

利用中温太阳能为甲醇分解的吸热反应供热,可以将中温太阳能转化为合成气燃料的化学能,同时提高燃料热值和太阳能的可用性,还可以实现太阳能与化石燃料的互补.本研究提出了太阳能热化学系统的一体化设计原则,建立了综合考虑太阳能集热、反应动力学和反应器结构参数的太阳能甲醇分解反应器的理论分析模型,并首次研制了5 kW热功率的抛物槽式太阳能甲醇分解一体化实验装置.太阳能甲醇分解的实验结果表明太阳能集热器可以为甲醇分解提供200～300 ℃的反应温度,在辐照300～800 W/m2,甲醇进料量为0.5～4l/h条件下,甲醇转化率可以达到50%～95%,投射到吸收-反应器上的太阳能转换为燃料化学能的效率可以达到30%～60%,具有良好的甲醇分解和太阳能转换性能.研制的实验装置体现了一体化设计特征,同时理论分析结果与实验结果也具有很好的一致性.本文研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据.     

一种新型分布式冷热电联产系统热力学分析

本文对一个多能源互补功冷并供的分布式能源系统进行了热力学性能分析。该系统通过太阳能和甲醇热化学互补以及余热驱动的功冷并供,实现了燃料化学能与物理能的综合梯级利用。对系统及其参比系统进行了品位分析,结果表明系统化石能源相对节能率为35.2%,比参比的常规分布式能源系统提高13.5个百分点。本文提出的新型分布式冷热电联产系统,为多能源互补和梯级利用的能源系统集成提供了新方法。     

一种新型太阳能与生物质能互补发电系统

提出了一种CO_2近零排放的太阳能与生物质能互补发电系统,采用槽式太阳能集热与生物质能补燃有机结合的方式,工质水首先经过油水换热器,通过导热油间接吸收太阳能转变为370℃蒸汽,再通过生物质补燃转变为535℃蒸汽后进入蒸汽轮机组膨胀作功。模拟并分析了两种典型方案的热力学性能,设计工况下方案一系统出功为135.07 MW,发电效率为30.93%,方案二系统出功为152.03 MW,发电效率为29.59%。新系统有效解决了槽式太阳能单独热发电热效率低和生物质单独发电电站规模小的问题,为太阳能和生物质能的高效利用提供了一种新方法。     

基于化学链燃烧生物质煤互补的天然气动力联产系统研究

针对传统煤制天然气过程存在的能量利用不合理、碳捕集能耗过高等技术瓶颈,本文探索了一种能实现CO_2零排放的基于化学链燃烧的生物质煤互补天然气动力联产系统。生物质与煤互补从气化源头调节了合成气中H_2/CO比例,有利于甲烷化反应过程,化学链燃烧实现了零能耗的CO_2捕集。研究结果表明:系统总能效率(η_(en))为57.03,效率(η_(ex))为54.65,系统能源节约率高达18.6,实现了系统CO_2零排放。分析了关键参数如氧气碳比(O/C)、蒸气碳比(S/C)、生物质煤互补比例和未反应气循环倍率对系统热力学性能的影响。     

太阳能与甲醇热化学互补的分布式能源系统研究

本文提出一种基于中低温太阳能与甲醇热化学互补的分布式冷热电供能系统。基于热力学基本定律,对系统作了能量平衡分析和(火用)平衡分析,探讨了变太阳辐照下系统的热力性能和储气蓄能的变化特性规律。结果表明:设计工况下,系统的一次能源效率达89.36%,(火用)效率达到47.10%,太阳直射辐照强度从500 W/m~2变化到900 W/m~2时,系统一次能源效率和冷、热、电功率输出保持稳定。本文的研究成果为高效利用中低温太阳能热化学技术与分布式冷热电能源系统集成技术提供了新途径。     

功热并供评价准则及燃气轮机功热并供基本分析

除了常用的总能源利用率和(火用)效率外,本文提出了另一个紧密结合经济考虑的功热并供评价准则——经济(火用)效率.由此可以比较实际地基本定量分析与优化功热并供燃气轮机的设计参数,并总结出一些规律,可供实用参考.     

多孔蓄热墙太阳能采暖系统优化设计

本文设计了一种优化的多孔蓄热墙太阳能采暖系统,提出了采暖能量利用系数和采暖温度效率两个指标来评价气流组织对太阳能利用的影响,并采用标准k-ε紊流模型、饱和多孔介质能量双方程模型和Brinkman-ForchheimerExtended Darcy模型,计算、分析和比较了通风方式对系统内的传热与流动特性的影响。结果表明,多孔蓄热墙太阳能采暖系统的通风方式,对采暖房内的温度场、流场有着很大的影响,它直接影响到系统的保温作用和多孔墙的热利用率。当系统处于上进上排的通风方式时,有利于提高多孔墙的利用率。