太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理与热力特性研究

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。