论文部分内容阅读
为了应对气候变化,世界各国都把提高能源效率和减少化石能源消耗作为其重要的能源政策。中国由于能源禀赋,电力生产中燃煤发电所占比例较大,电力工业面临较大的节能减排挑战。太阳能辅助燃煤机组发电为燃煤火电机组“深度”节能提供了一个发展方向。太阳能辅助燃煤机组发电系统是基于常规燃煤火电机组,根据太阳能热利用系统的热力特性而合理集成太阳能热的发电技术。基于太阳能热发电的实践与发展,槽式太阳能集热系统因其集热温度、换热流体及工质控制、系统稳定性、经济性等方面,适合与燃煤机组集成。太阳能辅助燃煤发电系统一方面可利用太阳能热,替代部分燃煤量以降低燃煤消耗,另一方面利用燃煤机组可调整的能力,克服了太阳能热存在的间歇性和波动性问题,减少了蓄能设备,同时太阳能热利用系统还可与燃煤机组“共享”汽轮机,降低了太阳能热利用的成本。太阳能辅助燃煤机组发电是一种可行、环保和高效的发电技术,发展前景良好。本文基于燃煤机组变工况理论与槽式太阳能热利用系统的热力特性,针对太阳能辅助燃煤机组发电技术进行了系统分析,并通过政策建模对其发展政策也进行了分析,主要研究工作与结论如下:首先,依据“能量品位对等”原则与太阳能热利用系统的热力特性,分别从锅炉侧、汽轮机及辅机侧,设计了槽式太阳能热利用系统与燃煤机组集成的各方案,并基于燃煤火电机组变工况理论建立集成方案分析模型,对燃煤机组集成太阳能热的各方案进行了计算分析,总结了锅炉侧、汽轮机及辅机侧集成太阳能热对集成系统影响的规律。例如,经深入分析锅炉侧集成太阳能热对锅炉热力性能的影响,表明锅炉侧集成太阳能热的潜力受减温水等调温措施影响,且调温措施是维持主蒸汽温度与再热蒸汽温度的重要因素,通过对锅炉受热面改造或优化锅炉汽水流程等,提高调温措施的调节能力,可提高锅炉侧集成太阳能热的潜力,减少燃煤消耗量;研究还表明各集成方案的平准化成本(Levelized Electricity Costs, LEC)受到集热器成本、设计年限、煤炭价格、设计辐射强度的影响,如果计入碳收益,集成方案的LEC进一步降低。其次,根据太阳能热利用系统的热力特性及集成太阳能热对燃煤机组的影响,基于等效焓降方法,建立了太阳能辅助燃煤机组发电分析模型,可用于估算分析;基于减排成本分析,建立了太阳能辅助燃煤机组发电系统综合分析模型,可揭示集成系统的主要影响因素,可用于太阳能热与燃煤机组的系统集成分析与优化分析。再次,通过对太阳能辅助燃煤机组发电系统分析,在设定系统边界和基准线基础上,建立了太阳能辅助燃煤机组发电系统中太阳能热与燃煤供电比例分摊模型及温室气体(CO2)减排分析模型,提出了太阳能辅助燃煤机组发电系统太阳能侧与燃煤侧供电量的计算方法,以及温室气体(CO2)减排量的计算方法,为集成系统供电量、温室气体减排量定量分析提供依据。最后,根据可计算一般均衡模型(Computable General Equilibrium, CGE)基本原理与太阳能辅助燃煤机组发电的技术经济特征,构建了太阳能辅助燃煤机组发电CGE政策分析模型,从太阳能辅助燃煤机组发电规划总量、征收碳税、实施间接税税收优惠等政策方面进行了分析,为太阳能辅助燃煤机组发电的相关政策决策提供依据。