南京磐能電力科技股份有限公司、河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院的研究人員毛維宙、陸華軍等，在2018年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，儲(chǔ)熱系統(tǒng)是塔式光熱電站的重要組成部件，其容量大小一般用儲(chǔ)熱時(shí)間來(lái)描述。儲(chǔ)熱時(shí)間是儲(chǔ)熱系統(tǒng)所能儲(chǔ)存的熱量可以供汽輪發(fā)電機(jī)組在額定工況下運(yùn)行的最大時(shí)間。

目前已建的塔式光熱電站的儲(chǔ)熱時(shí)間取值比較隨意，未考慮其對(duì)電站經(jīng)濟(jì)效益的影響，本文提出了一種考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益對(duì)電站儲(chǔ)熱時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化的方法，以在我國(guó)西部某地區(qū)建設(shè)50MW塔式光熱電站為例，使用該地區(qū)的實(shí)際地理氣象數(shù)據(jù),建立了塔式光熱電站的能量轉(zhuǎn)換效率模型及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，以平準(zhǔn)化度電成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，分別得到了太陽(yáng)倍數(shù)分別為1.8和2.4時(shí)電站的最優(yōu)儲(chǔ)熱時(shí)間取值，分析了在一定太陽(yáng)倍數(shù)下，儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量對(duì)電站經(jīng)濟(jì)效益的影響，并分析了儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量對(duì)電站年容量因子的影響。

目前，光熱電站的形式主要包括槽式、塔式、線性菲涅爾式和碟式四種[1]。其中，塔式光熱發(fā)電的聚光比較高，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率高，發(fā)電效率提升空間更大，因此是最具有開(kāi)發(fā)潛力的光熱發(fā)電形式，也是大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電的最理想方式[2]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于塔式光熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)的研究主要集中在儲(chǔ)熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)仿真等方面，而對(duì)儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化的研究較少。

文獻(xiàn)[3]分析了目前儲(chǔ)熱系統(tǒng)的發(fā)展概況，比較了油鹽和熔鹽作為太陽(yáng)能熱電站的儲(chǔ)熱介質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性，得到了用來(lái)判斷兩者經(jīng)濟(jì)性優(yōu)劣的比例曲線，并以50MW容量的太陽(yáng)能熱電站為例，建立了儲(chǔ)熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，通過(guò)模擬計(jì)算分析，對(duì)50MW電站的儲(chǔ)熱系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終得出了儲(chǔ)熱系統(tǒng)的最佳結(jié)構(gòu)。

文獻(xiàn)[4]介紹了儲(chǔ)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的概況以及太陽(yáng)能熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在不同層次上需要考慮的因素，討論了儲(chǔ)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用到太陽(yáng)能熱電站中的各種儲(chǔ)熱系統(tǒng)的熱能和效率分析。

文獻(xiàn)[5]開(kāi)發(fā)了一種新的溫躍層儲(chǔ)熱罐仿真模型，解決了以往文獻(xiàn)中模型的不足，并將新的模型并入了一個(gè)100MW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)模型中，研究了溫躍層儲(chǔ)熱罐長(zhǎng)期運(yùn)行期間的儲(chǔ)熱性能。

本文在建立塔式光熱電站的能量轉(zhuǎn)換效率模型及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，以平準(zhǔn)化度電成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，分別得到了太陽(yáng)倍數(shù)分別為1.8和2.4時(shí)電站的最優(yōu)儲(chǔ)熱時(shí)間取值。

圖1 塔式光熱電站實(shí)物圖

結(jié)論

本文以在我國(guó)西部某地區(qū)建設(shè)50MW塔式光熱電站為例，建立了電站的能量轉(zhuǎn)換效率模型和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，研究了定太陽(yáng)倍數(shù)下儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量對(duì)電站運(yùn)行性能及綜合經(jīng)濟(jì)效益的影響，得到以下結(jié)論。

1）太陽(yáng)倍數(shù)一定時(shí)，電站LCOE隨太陽(yáng)倍數(shù)的增大先下降后上升。

2）太陽(yáng)倍數(shù)為1.8時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)熱時(shí)間取6h時(shí)電站的LCOE最低，經(jīng)濟(jì)效益最好。

3）太陽(yáng)倍數(shù)為2.4時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)熱時(shí)間取8h時(shí)電站的LCOE最低，經(jīng)濟(jì)效益最好。

4）太陽(yáng)倍數(shù)一定時(shí)，年容量因子隨儲(chǔ)熱時(shí)間的增加而增大，但增長(zhǎng)趨勢(shì)會(huì)逐漸減緩，最終趨于一個(gè)最大值。