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  • 頭條塔式光熱電站儲熱系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置
    2019-05-20 作者:毛維宙、陸華軍等  |  來源:《電氣技術》  |  點擊率:
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    導語提出了一種考慮綜合經(jīng)濟效益對電站儲熱時間進行優(yōu)化的方法,以在我國西部某地區(qū)建設50MW塔式光熱電站為例,使用該地區(qū)的實際地理氣象數(shù)據(jù),建立了塔式光熱電站的能量轉換效率模型及經(jīng)濟性評價模型,以平準化度電成本最低為優(yōu)化目標,分別得到了太陽倍數(shù)分別為1.8和2.4時電站的最優(yōu)儲熱時間取值,分析了在一定太陽倍數(shù)下,儲熱系統(tǒng)容量對電站經(jīng)濟效益的影響,并分析了儲熱系統(tǒng)容量對電站年容量因子的影響。

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

    目前已建的塔式光熱電站的儲熱時間取值比較隨意,未考慮其對電站經(jīng)濟效益的影響,本文提出了一種考慮綜合經(jīng)濟效益對電站儲熱時間進行優(yōu)化的方法,以在我國西部某地區(qū)建設50MW塔式光熱電站為例,使用該地區(qū)的實際地理氣象數(shù)據(jù),建立了塔式光熱電站的能量轉換效率模型及經(jīng)濟性評價模型,以平準化度電成本最低為優(yōu)化目標,分別得到了太陽倍數(shù)分別為1.8和2.4時電站的最優(yōu)儲熱時間取值,分析了在一定太陽倍數(shù)下,儲熱系統(tǒng)容量對電站經(jīng)濟效益的影響,并分析了儲熱系統(tǒng)容量對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,太陽能轉化率高,發(fā)電效率提升空間更大,因此是最具有開發(fā)潛力的光熱發(fā)電形式,也是大規(guī)模太陽能發(fā)電的最理想方式[2]。

    目前國內(nèi)外對于塔式光熱電站儲熱系統(tǒng)的研究主要集中在儲熱系統(tǒng)結構設計、儲熱系統(tǒng)仿真等方面,而對儲熱系統(tǒng)容量優(yōu)化的研究較少。

    文獻[3]分析了目前儲熱系統(tǒng)的發(fā)展概況,比較了油鹽和熔鹽作為太陽能熱電站的儲熱介質的經(jīng)濟性,得到了用來判斷兩者經(jīng)濟性優(yōu)劣的比例曲線,并以50MW容量的太陽能熱電站為例,建立了儲熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性評價模型,通過模擬計算分析,對50MW電站的儲熱系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計,最終得出了儲熱系統(tǒng)的最佳結構。

    文獻[4]介紹了儲熱系統(tǒng)設計方法的概況以及太陽能熱電站儲熱系統(tǒng)設計時在不同層次上需要考慮的因素,討論了儲熱系統(tǒng)設計以及應用到太陽能熱電站中的各種儲熱系統(tǒng)的熱能和效率分析。

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

    本文在建立塔式光熱電站的能量轉換效率模型及經(jīng)濟性評價模型的基礎上,以平準化度電成本最低為優(yōu)化目標,分別得到了太陽倍數(shù)分別為1.8和2.4時電站的最優(yōu)儲熱時間取值。

    塔式光熱電站儲熱系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置

    圖1 塔式光熱電站實物圖

    結論

    本文以在我國西部某地區(qū)建設50MW塔式光熱電站為例,建立了電站的能量轉換效率模型和經(jīng)濟性評價模型,研究了定太陽倍數(shù)下儲熱系統(tǒng)容量對電站運行性能及綜合經(jīng)濟效益的影響,得到以下結論。

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

    2)太陽倍數(shù)為1.8時,當儲熱時間取6h時電站的LCOE最低,經(jīng)濟效益最好。

    3)太陽倍數(shù)為2.4時,當儲熱時間取8h時電站的LCOE最低,經(jīng)濟效益最好。

    4)太陽倍數(shù)一定時,年容量因子隨儲熱時間的增加而增大,但增長趨勢會逐漸減緩,最終趨于一個最大值。

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