太阳能与燃煤互补发电系统全工况设计优化

发布时间：2022-04-25 18:18

　　由于化石燃料的过量消耗及其对环境的不良影响,越来越多的国家正在增加能源系统中可再生能源的比例,其中能够提供高效太阳能利用和进行大规模电力生产的聚焦式太阳能发电（CSP）技术,目前的发展速度超过任何其它类型的可再生能源,被认为是最具有前景的可再生能源形式之一和未来全球清洁能源供应的重要技术。然而相对于常规化石燃料发电,CSP当前仍然面临能量利用效率低,电力生产不稳定以及成本较高的问题。于是太阳能辅助燃煤发电（SAPG）技术应运而生,并且受到人们的持续关注。太阳能辅助燃煤发电技术,通过将太阳能热量集成进入常规燃煤机组,生产电力同时节省燃料消耗,综合了燃煤发电稳定、高效性和太阳能的环保性,体现了常规化石燃料和可再生能源的协同发电效应,是一种先进的电力生产方式。本课题正是基于此背景,依托国家重点基础研究发展计划,开展太阳能辅助燃煤发电系统的研究工作。本文建立太阳能辅助燃煤发电系统模型,对各子系统能量转换特性,集热系统设计优化、集成系统通用集成优化方法,系统全工况设计优化等方面进行了研究。首先研究定日镜场、集热器和热动力系统能量转换过程,分别建立详细的各部分子系统效率模型,揭示系统优化过程中,各... 

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 世界太阳能资源分布
    1.3 太阳能热发电技术发展现状
        1.3.1 槽式太阳能热发电系统
        1.3.2 塔式太阳能热发电系统
        1.3.3 菲涅尔式太阳能热发电系统
        1.3.4 碟式太阳能热发电系统
    1.4 太阳能辅助燃煤发电系统研究现状
        1.4.1 太阳能贡献度评价
        1.4.2 集成方案和运行模式优化
        1.4.3 系统运行性能分析进展
    1.5 现有研究的不足
    1.6 本课题的研究内容和创新性
第二章 太阳能辅助燃煤发电系统建模方法
    2.1 引言
    2.2 太阳位置和气象数据
    2.3 定日镜场效率模型
        2.3.1 定日镜可用率
        2.3.2 定日镜反射率
        2.3.3 定日镜余弦效率
        2.3.4 定日镜大气衰减效率
        2.3.5 定日镜截断效率
        2.3.6 定日镜阴影遮挡效率
    2.4 集热器效率模型
    2.5 热动力系统模型
    2.6 热电转换效率模型
    2.7 优化算法
        2.7.1 传统单点交叉算子
        2.7.2 改进的多点交叉算子
    2.8 模型算法有效性验证
        2.8.1 镜场效率模型验证
        2.8.2 集热器效率模型验证
        2.8.3 等效焓降效率模型验证
        2.8.4 改进遗传算法的数学模型验证
    2.9 本章小结
第三章 太阳能辅助燃煤发电系统集热场优化
    3.1 引言
    3.2 镜场初始化方法
    3.3 定日镜效率计算方法改进
        3.3.1 解析几何方法AGM-Ⅰ
        3.3.2 解析几何方法AGM-Ⅱ
        3.3.3 算法有效性验证
    3.4 最大光学效率云图评估方法
    3.5 镜场空间优化
        3.5.1 改进遗传算法的物理模型验证
        3.5.2 优化前镜场性能
        3.5.3 镜场间距优化
        3.5.4 定日镜间距、基座高度同时优化
        3.5.5 结果分析
    3.6 基于最大光学效率云图的镜场优化
        3.6.1 优化前镜场合理性评估
        3.6.2 镜场常规间距优化
        3.6.3 基于最大光学效率云图的优化
    3.7 地形坡度与基座高度的影响评估
        3.7.1 地形坡度的影响
        3.7.2 定日镜基座高度的影响
        3.7.3 算例研究
    3.8 集热系统优化计算软件开发
        3.8.1 镜场优化软件LEAIC-H
        3.8.2 集热器效率计算软件LEAIC-R
    3.9 本章小结
第四章 太阳能辅助燃煤发电系统集成模式优化
    4.1 引言
    4.2 通用系统集成优化方法
    4.3 算例研究:一次再热超临界机组
        4.3.1 镜场效率计算
        4.3.2 集热器效率特性
        4.3.3 热电转换效率特性
        4.3.4 典型工况最优集成模式优化
        4.3.5 特例分析
        4.3.6 与Solar Two对比
    4.4 算例研究:二次再热超超临界机组
        4.4.1 镜场效率计算
        4.4.2 集热器效率特性
        4.4.3 热电转换效率特性
        4.4.4 典型工况最优集成模式优化
        4.4.5 典型日系统性能计算
    4.5 本章小结
第五章 太阳能辅助燃煤发电系统全工况优化
    5.1 引言
    5.2 成本模型
    5.3 多目标优化算法
    5.4 太阳能辅助燃煤发电系统全工况优化
        5.4.1 设计工况优化
        5.4.2 非设计工况优化
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 后续工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]塔式太阳能辅助1000MW燃煤发电机组锅炉的热力性能分析[J]. 庞力平,李瑞华,孙诗梦,杜小泽,杨勇平.  中国电机工程学报. 2017(05)
[2]塔式太阳能电站分离式吸热器热流分布与定日镜场设计研究[J]. 罗彦,杜小泽,杨立军,杨勇平.  可再生能源. 2017(02)
[3]塔式太阳能辅助加热燃煤电站锅炉吸纳极限分析[J]. 张茂龙,杜小泽,徐超,庞立平,杨立军,杨勇平.  中国电机工程学报. 2016(20)
[4]塔式太阳能镜场阴影与遮挡效率的改进算法[J]. 张茂龙,卫慧敏,杜小泽,徐超.  太阳能学报. 2016(08)
[5]塔式太阳能辅助燃煤发电系统太阳能贡献度研究[J]. 杨勇平,朱勇,翟融融.  华北电力大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]定功率下太阳能辅助燃煤发电系统的热经济性分析[J]. 郭民臣,安广然,纪执琴,李安生.  中国电机工程学报. 2016(09)
[7]基于PSO的光煤互补机组回热系统优化设计[J]. 付文锋,李飞,邵明巍,王蓝婧,魏明阳,侯艳峰,周兰欣.  太阳能学报. 2016(02)
[8]太阳能辅助燃煤发电系统单耗模型及参数敏感性分析[J]. 杨勇平,王梦娇,侯宏娟.  太阳能学报. 2015(08)
[9]太阳能辅助空冷机组互补发电系统热性能研究[J]. 侯宏娟,王露,付立,王梦娇,杨勇平.  工程热物理学报. 2015(08)
[10]基于光线踪迹法的塔式太阳能镜场布置与优化研究[J]. 胡甜,余琴,王跃社.  工程热物理学报. 2015(04)

博士论文
[1]太阳能辅助燃煤发电系统热力性能评价及设计优化[D]. 王梦娇.华北电力大学(北京) 2017
[2]塔式太阳能与燃煤互补发电系统耦合机理及热力特性研究[D]. 朱勇.华北电力大学(北京) 2017
[3]光煤互补发电系统全工况集成机理[D]. 彭烁.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
[4]太阳能与燃煤机组互补电站热力特性与集成机理研究[D]. 胡永生.华北电力大学 2014
[5]太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究[D]. 阎秦.华北电力大学（北京） 2011
[6]太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理与热力特性研究[D]. 崔映红.华北电力大学（北京） 2009

硕士论文
[1]太阳能辅助燃煤系统性能评价与运行模式研究[D]. 朱勇.华北电力大学 2013



本文编号：3648100