太阳能辅助供热机组调峰性能与经济性分析

发布时间：2020-08-14 20:45

【摘要】：随着人类社会的经济发展,化石能源的消耗量日益增大,化石能源利用过程中产生的环境问题日益加剧,对人类的生存和发展产生了不可忽视的影响。我国作为一个以煤炭为主的能源消费大国,亟需提高可再生清洁能源在能源结构中的比重。本文将太阳能热利用技术引入供热机组,提出了由太阳能集热系统、蓄热系统和供热机组集成的太阳能辅助供热机组。在非供暖期,集热场得热用来代替部分汽轮机高加抽汽;在供暖期,集热场得热优先储存在蓄热系统中,蓄热完成后,集热场得热直接向热用户供热,蓄热系统中储存的热量根据需要适时向热用户供热。针对这一集成系统,本文展开的主要工作和获得的关键结论如下:首先,对太阳能辅助供热机组进行建模,建立了系统中主要设备的数学模型,包括槽式集热场模型、汽轮机模型、回热加热器模型等。并利用MATLAB完成了对太阳能辅助供热机组变工况运行的程序编制,得到机组的热力学参数。为后续对太阳能辅助供热机组的调峰性能研究和经济性研究提供了基础。其次,对供热机组的调峰范围进行建模,得到机组的调峰范围曲线,并制定了蓄热系统的运行策略,据此对太阳能辅助供热机组的调峰性能进行研究。结果表明:相同装机容量的太阳能辅助供热机组和传统供热机组相比,供暖期的调峰性能显著增强。在额定抽汽工况下,即热负荷为251.72MW时,太阳能辅助供热机组的调峰范围为228.48MW～299.06MW,传统供热机组的调峰范围为191.54MW～313.32MW,调峰容量增长了 72.54%。典型日全时段内,根据蓄热系统的运行策略,太阳能资源既能在日间增大用电高峰时段机组的上调峰能力,又能在夜间通过蓄热系统稳定放热,降低机组的最小电出力。太阳能辅助供热机组实现了太阳能资源的合理高效利用,具有良好的调峰性能。最后,根据热经济学结构理论,建立机组经济性分析模型,对系统进行经济性分析。在对330MW传统供热机组和太阳能辅助供热机组的经济性分析中,得到如下结论:在供暖期典型日,太阳能辅助供热机组的发电和供热成本分别为0.260元/度、62.811元/GJ,低于传统供热机组的0.262元/度、72.813元/GJ,其中供热成本下降明显,具有良好的经济性。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU833.1;TK519
【图文】：

２．２．１非供暖期太阳能辅助供热机组运行方式逡逑在非供暖期内，供热机组不对热用户供热，以纯凝方式运行，集成系统的逡逑运行原理如图２－２所示。太阳能集热场在日间吸热，获得的热量经①号油水换逡逑热器传递给锅炉给水，实现对锅炉给水的预热，由此全部或部分取代３级汽逡逑轮机高加抽汽，被取代的抽汽可以继续在汽轮机内做功，因此，当机组的输出逡逑功率不变时，太阳能对高加抽汽的取代能有效降低机组煤耗。逡逑７逡逑

２．２．２供暖期太阳能辅助供热机组运行方式逡逑在供暖期内，供热机组要对热用户供热，以抽凝方式运行，集成系统的运逡逑行原理如图２－３所示。太阳能集热场在日间吸热，获得的热量优先经过②号换逡逑热器储存在蓄热罐中，蓄热完成后，集热场得热直接经过③号换热器对热用户逡逑供热，蓄热罐中的热量根据机组的运行策略适时经过③号换热器对热用户供逡逑热。在这种运行方式下，太阳能用来代替部分供热抽汽，减少了机组的燃煤消逡逑耗，同时，蓄热系统的加入可以提高系统的调峰能力，缓解供热机组调峰能力逡逑不足的问题。逡逑８逡逑

＾—逡逑槽式太阳能集热场逡逑图２－２非供暖期太阳能辅助供热机组系统图逡逑２．２．２供暖期太阳能辅助供热机组运行方式逡逑在供暖期内，供热机组要对热用户供热，以抽凝方式运行，集成系统的运逡逑行原理如图２－３所示。太阳能集热场在日间吸热，获得的热量优先经过②号换逡逑热器储存在蓄热罐中，蓄热完成后，集热场得热直接经过③号换热器对热用户逡逑供热，蓄热罐中的热量根据机组的运行策略适时经过③号换热器对热用户供逡逑热。在这种运行方式下，太阳能用来代替部分供热抽汽，减少了机组的燃煤消逡逑耗，同时，蓄热系统的加入可以提高系统的调峰能力，缓解供热机组调峰能力逡逑不足的问题。逡逑８逡逑

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