太阳能热互补联合循环系统优化设计研究

发布时间：2020-11-12 14:56

　　 近年来,由于环境恶化和能源短缺问题的加剧,利用可再生能源代替传统化石能源已成为未来发展的趋势。在众多可再生能源中,太阳能作为一种清洁、储量无限和安全性高的能源成为了最具发展前景的能源。但是太阳能在单一热利用中存在能量转换效率低、运行不稳定、发电成本高等一系列问题。本文针对太阳能热互补联合循环(Integrated Solar Combined Cycle,ISCC)系统,对ISCC系统进行变工况建模,综合分析其变工况性能,深入研究ISCC系统的集成特性与运行方式,分析不同集成方式下的热力学性能,并对ISCC系统进行集成创新等方面的研究。具体内容如下:(1)ISCC系统变工况热力性能研究。本文通过文献调研针对ISCC机组进行变工况建模,研究不同燃机调节方案下ISCC系统变工况特性,寻求最佳ISCC系统的燃机负荷调节方案。并给出了 ISCC系统处于不同环境条件下其变工况特性的一般规律。结果表明:采用IGV开度过大的调节方案不利于燃气轮机循环高效运行,但是有利于ISCC运行,调节方案对蒸汽轮机循环的影响大于对燃气轮机循环的影响,为了保证ISCC系统在变工况下运行最佳,应尽可能采用IGVT3-650-F方案。相比于太阳能直接辐射(Direct Normal Irradiation,DNI)对于ISCC系统蒸汽轮机循环的影响,环境温度对于整体ISCC系统的影响更大,并起到了主导作用。(2)新型ISCC系统性能分析。基于ISCC系统,提出了一种新型ISCC系统,其中太阳能优先驱动的溴化锂吸收式制冷系统用于冷却燃气轮机压气机进口空气温度。采用Aspen Plus/Ebsilon搭建了单效溴化锂吸收式制冷系统与ISCC系统耦合后的系统模型。对新型ISCC系统进行热力学和初步经济分析,结果表明:新型ISCC系统相比传统ISCC系统,系统的热力性能和经济性能都有明显提高。(3)不同DNI下改变集成模式的ISCC系统运行优化策略分析。基于ISCC系统,提出了一种根据太阳辐照度改变太阳能集成模式的优化策略。建立了 ISCC系统模型,对采用优化运行策略的新型ISCC系统进行了热力学和初步经济分析,探讨了其可行性和优越性。结果表明,与传统ISCC系统相比,该系统具有更高的太阳能光电效率和更低的太阳能发电成本。这种新的优化运行策略为抛物线槽集热器技术提供了一种新的利用途径。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM615
【部分图文】：

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２．２槽式镜场集热器的数学模型??本文所用的槽式聚光器采用Ｌｕｚ公司生产的ＬＳ－２型。集热场模型是参考美国??３０ＭＷ规模ＳＥＧＳ?ＶＩ电站，其集热场数学模型参考文献［４５－４７］。其中太阳能集热??器东西分布南北跟踪，采用单轴跟踪方式，为使入射角最小，集热器平面连续沿着??南北向的水平轴调节。??太阳入射角／〇计算公式：??Ｉａ?＝?ａｒｃｃｏｓ（Ｊ（ｌ?－?ｃｏｓ?（■￡／）＇?ｃｏｓ２?（也））?（２－１５）??式中：Ｅｉ——太阳高度角（°）；??——太阳方位角（°）。??太阳入射角纠正系数火计算公式：??Ｋ?＝?ｃｏｓ?（ｌａ）?－?０．０００３５?＼２－Ｉａ－?０．００００３１３７?■?／ａ２?（２－１６）??集热器末端损失系数Ｍ计算公式：??Ｆ?－ｔｍ（?ｌａ）??＝?－

２．２槽式镜场集热器的数学模型??本文所用的槽式聚光器采用Ｌｕｚ公司生产的ＬＳ－２型。集热场模型是参考美国??３０ＭＷ规模ＳＥＧＳ?ＶＩ电站，其集热场数学模型参考文献［４５－４７］。其中太阳能集热??器东西分布南北跟踪，采用单轴跟踪方式，为使入射角最小，集热器平面连续沿着??南北向的水平轴调节。??太阳入射角／〇计算公式：??Ｉａ?＝?ａｒｃｃｏｓ（Ｊ（ｌ?－?ｃｏｓ?（■￡／）＇?ｃｏｓ２?（也））?（２－１５）??式中：Ｅｉ——太阳高度角（°）；??——太阳方位角（°）。??太阳入射角纠正系数火计算公式：??Ｋ?＝?ｃｏｓ?（ｌａ）?－?０．０００３５?＼２－Ｉａ－?０．００００３１３７?■?／ａ２?（２－１６）??集热器末端损失系数Ｍ计算公式：??Ｆ?－ｔｍ（?ｌａ）??＝?－
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本文编号：2880876