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1、二一年六月太阳能热发电技术经济性分析毕 业 设 计(论文)院 系动力工程系专业班级热能与动力工程专业0609班学生姓名罗敏智指导教师崔映红题 目 太阳能热发电技术经济性分析摘要节能降耗是我国的长期基本国策。作为全国煤炭消耗大户，火力发电厂的节能任务意义重大。太阳能热发电属于可再生能源发电方式，将其与化石燃料机组组成混合发电系统，不但避免了单纯太阳能热发电系统中由于太阳能辐射不稳定而需要应用的昂贵的蓄热设备，提高了太阳能热发电效率，而且还可以有效减少化石燃料的耗费，减轻环境污染。本文主要进行了抛物面槽式太阳能集热器与燃煤机组混合发电系统的研究，对我国拉萨地区不同集成方案进行了初步的技术经济性计算
2、，为太阳能燃煤混合发电技术在我国的应用进行了有益的探讨。关键词：抛物面槽式集热器，太阳能热发电，太阳能混合发电，技术经济SOLAR THERMAL POWER GENERATION TECHNICAL AND ECONOMIC ANALYSISAbstractEnergy conservation & consumption reduction is one of the long-time basic national policies in China. Solar-thermal power generation system is a mode of renewable energy
3、generation. Combinging with traditional fuels units to form a mixed generation system, not only can avoid a simple system of solar-thermal power generation requiring expensive regenerative equipment due to instability in solar radiation，but also can improve the solar-thermal power generation efficie
4、ncy，reduce traditional fuels consumption effectively and alleviate the environmental pollutionIn this article，a study on the compounding generation system about the parabolic trough solar collectors and the coal-fired units is made. An elementary technical and economic calculation about different ki
5、nds of mixed generation system in Lhasa with a designed radiation intensity are made. This will be a useful attempt of the thermal power generation technology application in ChinaKeywords: parabolic trough collector; solar thermal power; solar hybrid power; technical and economic.目 录中文摘要Abstract.1 绪
6、论11.1 课题背景及研究意义11.2 课题研究现状11.3 研究内容22太阳能与化石燃料混合热发电系统42.1太阳能与化石燃料混合热发电系统类型42.2太阳能布雷顿联合循环52.2.1太阳能预热空气52.2.2太阳能重整燃气62.3太阳能与化石燃料混合热发电系统在我国的发展前景62.4抛物面槽式集热器72.4.1抛物面槽式集热器简介82.4.2抛物面槽式集热器效率计算82.4.3抛物面槽式集热器蒸汽产生系统92.5 技术经济评价指标103集成方案与技术经济性分析123.1集成方案介绍123.2 调峰型一体化发电系统123.3 节煤型一体化发电系统163.4 通用计算模型183.5 敏感性分析
7、204 结论22参考文献23致谢241 引言1.1 课题的研究背景及意义节能降耗是我国的长期基本国策。我国在“十一五”期间提出了单位GDP能耗下降20%的节能目标，因此节能工作得到了政府前所未有的高度重视。作为每年消耗全国煤炭总消耗量近50%的火力发电厂，节能任务意义重大。太阳能这一可再生能源正是理想的资源之一。如果我们能够把太阳能生产的热量引入常规燃煤电厂，即采用太阳与燃煤一体化发电，必将为火电厂的技术节能开辟一条新的途径。太阳能发电技术主要包括太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，当前这两种技术虽然均有商业化的业绩，但投资大、成本高仍然是影响太阳能发电技术规模化应用的主要障碍。据国际能源署预测
8、，在这两种太阳能发电技术中，太阳能热发电技术被认为是未来发电成本有望接近化石燃料发电的技术，具有良好的发展前景。如果将太阳能与常规燃煤电厂相结合，可以利用火电机组调整范围大的优势，省去太阳能热发电中的蓄热系统和透平系统，达到降低发电成本、实现连续稳定发电的目的。可见,太阳能与化石燃料之间存在多方面的互补性，太阳能与燃煤一体化发电系统作为一种高效、环保、切实可行的方式，具有良好的发展前景1。1.2 课题的研究现状太阳能混合发电的概念最开始由Lus太阳能国际组织提出。全球环境机构决定在印度、埃及、摩洛哥和墨西哥建四台ISCCS电站后，太阳能与化石燃料混合发电系统开始逐渐得到关注并在世界范围内得到了
9、一定的推广。国际上许多研究机构对太阳能与化石燃料的结合方式以及其热力性能进行了大量的理论研究，提出了多种混合热发电系统。但总体上主要分为三大类，太阳能与燃气轮机集成、太阳能与蒸汽轮机集成、太阳能重整化石燃料集成。国外针对太阳能与燃气轮机集成发电系统的性能和优化，进行了大量研究，该系统主要通过接收器吸收太阳能热量预热空气实现，最早在CONSOLAR、SOLGATE项目中提出，并快速发展。伴随环境污染问题的日益严重以及人们对节能减排的重视，太阳能重整系统也得到越来越多的利用，出现了加入化学链、富氧燃烧、太阳能煤气化等一系列新兴系统。另外，关于太阳能与蒸汽轮机集成发电系统也有一定的研究。如整体太阳能
10、联合循环系统(ISCCS)、太阳能与传统燃煤机组混合发电等。之前关于此类系统研究大都集中于案例分析、常规经济性评估和可行性分析上面，实际的电厂建设比较少，可以用于两系统之间集成的方法简单，集成性较差。相对于光伏发电，国内对太阳能热发电系统的研究还处于开始阶段2。20世纪70年代开始一些基础性研究，在“七五期间，湘潭电机厂与美国空间电子公司合作，研制了2组5kW的抛物面聚焦型太阳热发电机3。2001年6月中国科学院电工研究所太阳能高温热发电技术研究组成立，标志着我国太阳能利用进入了起步阶段。2004年6月10日在北京通县高温实验场实现了太阳能聚光热发电的实验。这是我国首次采用碟式太阳能聚光技术进
11、行的太阳能热发电。2005年1月16日研制成功单碟式太阳能聚光器。2006年8月31日研制成功采光口直径为10米的太阳能多碟聚光器。2004年10月在通县成功组装完成12米长的截光口面积为30平米的10kW单轴全槽式太阳能聚光器。首次将液压驱动应用于太阳能领域。2005年1月开始对塔式热发电站定日镜进行了深入研究。2007年6月1日，在南京的江宁太阳能热发电系统成功发电，这是国内首座70MW的太阳能热发电系统。该系统突破性的将单位发电成本控制到0.6元/kWh，成功的跨过了是太阳能发电商业化应用0.6元一度的门槛。可以看出国内关于太阳能热发电主要集中于小型太阳能热发电装置的研究，关于太阳能与常
12、规能源联合发电系统的研究和实施基本还是空白。因此对于该系统的研究具有有必要性和紧迫性。关于电厂经济性分析方法，热力学第一定律比较成熟，针对热效率的电厂节能研究和实施已经十分广泛的展开。近几年火用分析迅速发展起来，电厂节能的计算与分析也逐渐转移到火用效率的分析上面。同时还不断发展起来的还有热经济学，将能量转移成价格，能流、火用流转变为价格流，比火用分析方法更能体现系统真实的节能潜力，避免了节 火用不省钱的情况的发生。1.3 研究内容通过太阳能热利用系统将太阳能热量引入常规燃煤机组，集成太阳能与燃煤混合热发电系统，称为太阳能与燃煤机组一体化热发电系统。太阳能热利用系统与燃煤机组集成方案的选取及性能
13、研究是太阳能与燃煤机组一体化热发电系统实施的重要基础。目前太阳能热利用系统投资成本很高，系统发电成本与热经济性能同样是集成方案选取和系统性能分析时必须考虑的因素。本文以太阳能热利用系统与600MW燃煤机组集成的太阳能辅助燃煤发电系统为例，进行分析。主要内容如下：1) 集成方案的提出及集成机理的研究选取抛物面槽式集热技术引入太阳能热量，提出太阳能热利用系统与燃煤机组的集成方案。即从热力系统的哪个部位抽出工质进入太阳能热利用子系统，经过太阳能集热系统加热后的工质又以何种方式进入热力系统的何部位。结合热力性分析结果与系统流程结构，探索太阳能与火电机组一体化热发电系统的集成机理。2)技术经济性分析对太阳能辅助燃煤机组发电系统的热经济性能进行分析。分别使用调峰型和节煤型两种集成方案，以太阳能热发电单位成本以及系统投资成本回收期作为技术经济性评价指标， 并编写Excel通用表格计算对于不同机组,不同的太阳能联合方式,输入它们对应的相应的数值,即可计算出此系统的资
