毕业论文（设计）太阳能辅助燃煤互补发电系统蓄热运行策略优化

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1、太阳能辅助燃煤互补发电系统蓄热运行策略优化摘要太阳能辅助燃煤发电已经被证明是一种有效的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。木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木LCOE的影响规律，并据此获得了最优的蓄热运行策略。其结果表明:削峰填谷策略1是最适合互补发电系统的运行策略，在0.5蓄热小

2、时数、1.2太阳能倍数下，其太阳能发电成本取得极小值，为S0.064/kWho关键词燃煤互补发电系统；年性能；蓄热；策略；太阳能发电成水0前言燃煤发电是我国电力供应的重要保障，也是集中治理燃煤污染、解决环境问题的关键。因而，实现燃煤发电系统能源的高效清洁利用具有重要战略意义。把太阳能加入到常规燃煤电厂一方面可大幅度降低太阳能热发电成本，另一方面也可提高燃煤电站的节能减排效能［1］。国内外有关太阳能集热与燃煤发电系统集成方面的研究最早在1975年由Zoschak和Wu［2］提出，他们通过7种不同的太阳能与800MW燃煤机组集成方案的对比，得出太阳能与给水系

3、统的集成模式在初投资，设计及运行方面具有较好的前景。YouY和HuE9引从热力学的角度对太阳能作为辅助热源的太阳能与燃煤互补发电系统具有的优越性进行了分析。结果表明，用太阳能替代朗肯循环电厂的抽汽加热给水，机组的热效率及火用效率均有所提高oYANG等〔"°】对A阳能辅助燃煤机组互补发电的集成机理、集成方案及变工况特性进行了研究。黄⑴］曾针对互补发电系统耦合不同容量燃煤机组分析非设计工况下及年性能表现，但在年性能屮并未对蓄热原理进行详细阐述。然而，目前的研究主要集中于互补发电系统性能分析，鲜有针对互补发电系统蓄热运行策略优化的研究。相比于纯太阳能光热系统，

4、互补发电系统由于集成了传统火电机组，其蓄热运行策略不宜照搬纯光热系统经验，而有待进一步研究。本文以槽式太阳能辅助某燃煤发电系统为例，分析了在3种蓄热运行策略下的太阳能互补发电系统的年性能及LCOE,获得了最优的蓄热运行策略，为太阳能辅助燃煤机组的优化设计提供理论及数据依据。1系统描述槽式太阳能辅助燃煤发电系统是利用太阳能热作为辅助热源，部分替代原有燃煤机组的三级高加回热加热器抽汽加热给水，被替代的抽汽继续在汽轮机中做功，实现太阳能辅助燃煤发电。系统图如图1所示，槽式太阳能集热场获得的太阳能热通过油水换热器加热给水，依次取代#3、#2、#1高加回热加热器中

5、的抽汽。图1太阳能辅助燃煤发电糸统示意图2模型建立2.1集热场模型考虑到集热器Z间的光线阻挡，集热场单位釆光面积所接收到的直射辐射能Qreceive(W/m2河由式(1)表示receiveZz・cos&+(Nsca-1)・、Jdm・cos0・7?丿°Nsca(1)式中，/dni为直射辐射强度，w/m2；caM为太阳光入射角余弦；Nsca为集热场内集热器的列数；R为集热器的阴影修正系数；受集热场末端损失、遮挡损失以及反射镜与集热元件的光学效率的影响，可得到单位面积集热场上集热管吸收的太阳辐射能Qabsord[6]：Oabsord•cos0•CIAMROen

6、dloss"field•〃HCE(2)式中，Gam为入射角修正系数；Oendloss为集热器末端损失；"field为集热场光学效率；"HCE为集热管光学效率；几per为集热器运行比例，全部运行时収值为1；(3)因此，单位集热场获得的有效热量0coi(W/m2)Ocol—OabsordQoss式中，Qoss为集热场管路损失及吸热器损失，W/m2[121o定义集热场效率为集热场净输出热量与集热场接收到的太阳直射辐射之比，计算公式如下：2.2锅炉模型叫is（人ns一入v）+"s仇。一心J(5)为使计算简化，将锅炉作为一个黑匣子，并假设锅炉效率在加入槽式太阳能集

7、热场前后保持不变，煤耗量（kg/h）可由式子表示为：9coal〃b式中mms、mrs为主蒸汽流量和再热蒸汽流量，kg/h；hmw、hms>hri、hro为锅炉入口处给水焙、锅炉出口主蒸汽焙、再热蒸汽冷端焙、再热蒸汽热段焙，kj/kg；qcoal为标准煤热值，kj/kg；qb为锅炉效率。2.3汽轮机模型在太阳能辅助燃煤发电系统屮，太阳能热的引入会引起汽轮机屮的各级蒸汽流量、压力等热力参数发生变化。本模型屮选用改进型弗留格尔公式来模拟蒸汽流量以及抽汽点压力等热力参数的变化。式屮mi为燃煤机组汽轮机小第i级组的初始入口蒸汽流量，kg/h；m，i为加入人阳能集热

8、系统后汽轮机中第i级组的入口蒸汽流量，kg/h；2.4评价指标互补发电系统将太阳