太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理与热力特性研究

【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。太阳能辅助燃煤一体化发电系统是在常规燃煤机组设计框架的基础上,合理集成太阳能热利用系统的发电技术,为火电机组的技术节能和太阳能大规模利用提供了方向。本学位论文依托国家自然科学基金项目“太阳能与化石燃料一体化发电系统耦合机理与热力特性研究”等科研任务,原创性地提出太阳能辅助燃煤发电系统,并以此为核心,开展了以下研究: 进行了利用抛物面槽式集热器收集太阳能热量,与燃煤机组集成为太阳能辅助燃煤发电系统的研究。探讨了影响DSG集热器热效率的因素并进行了分析。考虑沿着流体流动方向温度的变化,建立了集热器稳态传热模型;对集热器内流体流动压降的计算和影响因素进行了研究。 探讨了太阳能热发生系统与燃煤发电系统之间能量流、物质流的不同耦合方式及典型组态。 基于燃煤机组的变工况理论,建立了一体化发电系统拓扑结构与参数的综合集成优化模型,并利用热力学第一定律、第二定律(火用方法)和火用经济学方法对一体化发电系统进行热力性能分析与计算,探讨了不同集成方式、太阳能集热器场不同热力参数、燃煤机组容量大小及其是否进行结构变动等因素对一体化发电系统经济性能的影响,总结了一体化发电系统的集成规律;研究了外部键系数的计算方法,进行了不同容量燃煤机组不同流的外部键系数计算,基于火用的不等价性,探讨了太阳能辅助燃煤一体化发电系统的耦合机理。 建立了一体化发电系统的热力性能分析模型。分析了一体化发电系统的热力性能并计算了在我国拉萨、呼和浩特地区一体化发电系统的热发电成本。结果表明:在与国产300MW燃煤机组集成为一体化发电系统时,拉萨地区的太阳能热发电成本为:0.57元/kW·h;如与国产600MW燃煤机组集成,呼和浩特地区的太阳能热发电成本为:0.750元/kW·h。在我国存在与其他可再生能源发电技术发电成本基本相当的区域。太阳能辅助燃煤一体化发电技术为我国燃煤机组的技术节能和太阳能资源的规模利用开辟了一条新的途径,具有良好的发展前景。 【关键词】：太阳能热发电 太阳能混合系统 太阳能辅助燃煤发电 耦合机理 热力特性
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-29
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究动态10-27
• 1.2.1 混合热发电系统研究动态10-20
• 1.2.2 抛物面槽式集热器技术的发展20-26
• 1.2.3 太阳能热利用在我国的研究现状26-27
• 1.3 本研究的主要内容和拟解决的关键问题27-29
• 第二章 抛物面槽式集热器的传热流动性能研究29-43
• 2.1 概述29
• 2.2 抛物面槽式太阳能集热器工作原理及结构29-31
• 2.3 抛物面槽式集热器的传热模型31-37
• 2.3.1 集热器的热损模型31-33
• 2.3.2 DSG集热器管内对流换热模型33-36
• 2.3.3 稳态热传导模型36-37
• 2.4 DSG集热器场不同连接方式的压降分析和变工况37-40
• 2.5 太阳能集热器场的布置及设计中集热器场面积的确定40-42
• 2.6 运行工况下集热器场的实际热力性能42
• 2.7 本章小结42-43
• 第三章 太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理研究43-81
• 3.1 概述43
• 3.2 燃煤机组变工况理论43-49
• 3.3 混合发电系统的主要热经济指标49-51
• 3.4 太阳能辅助燃煤一体化发电系统集成方案51-55
• 3.4.1 DSG型52-53
• 3.4.2 油冷却型53-55
• 3.5 不同集成方案的热经济性分析55-62
• 3.5.1 太阳能辅助燃煤发电系统热力性能建模55
• 3.5.2 模拟结果及分析55-62
• 3.6 基于(火用)及(火用)经济学的不同集成方案经济性分析62-72
• 3.6.1 不同集成方案的(火用)分析63-66
• 3.6.2 不同集成方案的(火用)经济学分析66-68
• 3.6.3 计算结果及分析68-72
• 3.7 太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理分析72-79
• 3.7.1(火用)的不等性及外部键系数73-74
• 3.7.2 燃煤机组热力系统(火用)流的外部键系数计算74-77
• 3.7.3 实际系统的外部键系数计算及结果分析77-79
• 3.8 本章小结79-81
• 第四章 太阳能辅助燃煤发电系统热力特性及经济性分析81-105
• 4.1 概述81-82
• 4.2 设计中太阳能辐射强度选择82-84
• 4.3 太阳能辅助燃煤发电系统热力特性分析84-93
• 4.3.1 太阳能辅助燃煤发电系统的分类84-85
• 4.3.2 动力循环的热力特性分析85-88
• 4.3.3 一体化发电系统的全年热力性能88-93
• 4.4 技术经济性分析93-98
• 4.4.1 技术经济性分析方法及数据的选取93-95
• 4.4.2 分析结果95-96
• 4.4.3 敏感性分析96-98
• 4.5 太阳能辅助燃煤发电系统的概念性方案研究98-102
• 4.5.1 不同容量等级的一体化发电系统热力性能98-101
• 4.5.2 概念性设计方案研究101-102
• 4.6 本章小结102-105
• 第五章 结论与展望105-109
• 5.1 结论105-107
• 5.2 展望107-109
• 参考文献109-117
• 致谢117-119
• 攻读博士学位期间发表的学术论文119-121
• 攻读博士学位期间参加的科研工作121

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