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《华中科技大学》 2017年
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太阳能协同燃煤机组的性能研究及优化

喻修成  
【摘要】:当前,中国正处于进一步深化能源结构调整的道路,降低传统燃煤消耗及大力发展清洁能源是改革的主流趋势,现有的太阳能热发电技术因前期投资高及技术封锁在国内的发展受到了一定阻碍。中国是一个以燃煤发电为主的国家,结合我国国情,将太阳场集热后产生的蒸汽与燃煤机组进行协同发电,一方面可以借助燃煤机组的高参数提高太阳能的转换效率,节省太阳场前期的镜场投资成本,降低发电成本,另一方面可以直接减少燃煤机组的煤耗量,在提高新能源发电份额的同时减少排放。因此有必要对太阳能协同燃煤机组系统的性能展开研究,为发展协同发电技术做好理论支持。本论文主要做了下面几部分的工作:首先,以Matlab/Simulink仿真平台为基础,建立了槽式太阳能集热场模型并分析了影响其效率的因素,根据燃煤机组的关键设备运行特性建立数学模型,通过逻辑连接建立了某600MW槽式太阳能协同燃煤机组耦合机理模型,可作为后续研究的模型基础。其次,在协同系统定功率运行模式下,考虑了太阳场不同协同方案时的光电转换效率,确定了太阳场给水从凝汽器出口抽取用于取代第一段抽汽时具有最佳的热经济性;太阳能取代抽汽份额越大,协同系统汽轮机运行越偏离设计工况运行;分别就100%THA、75%THA、50%THA三种典型工况考虑了太阳能蒸汽对机组省煤率及转换效率的影响,发现协同后系统省煤明显;考虑了背压的影响后根据实际气象参数计算了太阳场的年转换效率;并考虑太阳场辐射强度波动对协同机组的输出功率冲击性影响。为进一步降低太阳场的发电成本,提出了一种梯级加热的镜场组合方式,并对真空管集热器进行了布置优化,揭示了梯级加热的优化原理,组合镜场的中间温度会受辐射条件的影响而改变,最后根据全年的辐射情况从平均电力化成本的角度评价了多种梯级加热方式,得到了组合后太阳场的发电成本,并指出了真空管集热器的优势在取代低加段时收益更为明显,协同取代高加时可以降低太阳场发电成本。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TK519;TM621

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