太阳能和燃煤电站协同模式和性能研究

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中国作为传统能源大国,燃煤电站提供了接近70%电力的同时也造成了大量污染和排放,因此我国存在着迫切的节能减排需求,需要寻找清洁能源来减少传统能源的使用,而太阳能是非常适合的理想清洁能源。但独立的太阳能电站存在着效率低、占地面积大等缺陷。本文将太阳能作为辅助能源与传统燃煤电站结合,分别利用太阳能高压给水加热器H0和二次再热系统与燃煤机组进行协同发电,提出了新的太阳能0号高加协同燃煤机组和太阳能协同燃煤机组二次再热系统,并基于MATLAB/Simulink建立了系统的全工况模型进行了仿真和验证。太阳能0号高加协同燃煤机组利用太阳能通过高加H0加热给水,从而提高锅炉进口给水温度,本文基于全工况仿真确定系统安全运行的最大太阳能输入量并评价了协同系统的热经济性。对于太阳能0号高加协同机组,某珠海600MW超超临界机组的案例表明,随着太阳能输入量的增加,锅炉效率和太阳能光电效率下降。当太阳能输入从16636 kW增加到66544 kW(100%THA,热耗率验收工况,Turbine Heat Acceptance)时,太阳能光电效率从23.33%下降到20.33%。太阳能0号高加协同系统在高负荷运行时太阳能光电效率较高,但在低负荷运行时,节煤率较高。太阳能二次再热协同燃煤机组是利用太阳能来对中压缸出口的乏汽进行二次再热,从而使进入低压缸的进口蒸汽实现温升,减少低压缸的湿气损失并提高系统的热经济性。本文基于全工况仿真确定协同方案安全运行的最大太阳能输入量,同时提出了太阳能光煤质比的热经济性评价指标,可以较好的评价太阳能实际的能量转化率。某珠海600MW超超临界机组的案例表明,当太阳能输入能量为24592kW时,100%THA工况时太阳能-煤电质比增加为0.0629,40%THA工况时太阳能-煤电质比增加到0.0731。随着太阳能输入量的增加,汽轮机效率和太阳能光电效率均升高,太阳能光电效率达到了28%以上,且太阳能光电效率随输入太阳能的增加而增大。当太阳能输入由0kW增加到24592kW时,100%THA工况下太阳能的光电效率由28.91%增加到29.65%,这证明了太阳能二次再热协同燃煤电站是目前热经济性最佳的协同方式之一。
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