一種溫控加熱型太陽能燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及其方法
能源與環(huán)境密切相關(guān),是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略保障。我國是世界上最大的能源生產(chǎn)消費(fèi)國,環(huán)境污染、溫室效應(yīng)和化石能源短缺三大問題亟待解決。發(fā)展先進(jìn)的供能系統(tǒng)是緩解能源與環(huán)境問題、落實(shí)我國節(jié)能減排戰(zhàn)略的重大需求,與能源結(jié)構(gòu)清潔化轉(zhuǎn)型息息相關(guān)。太陽能燃?xì)饴?lián)合循環(huán)(ISCC)基于“溫度對口,梯度利用”原則,是一種先進(jìn)可靠的供能系統(tǒng)。ISCC系統(tǒng)中太陽能作為輔助熱源加熱給水,實(shí)現(xiàn)了能源互補(bǔ),克服了單獨(dú)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)負(fù)荷變動大、需要大規(guī)模蓄熱裝置的缺陷,大大提升了太陽能的利用效率,減少了污染物排放。
創(chuàng)新點(diǎn)
為了增加變負(fù)荷下太陽能集熱器出口蒸汽產(chǎn)量,提出從過熱蒸汽管道或汽輪機(jī)中抽汽加熱太陽能集熱器進(jìn)口水的方法,以達(dá)到最佳的蒸汽產(chǎn)量,提升聯(lián)合循環(huán)的能量利用率且成本低。根據(jù)太陽輻射的強(qiáng)弱和排煙溫度自動調(diào)整進(jìn)入太陽能集熱器的進(jìn)水比例和過熱蒸汽管道或汽輪機(jī)的抽汽量,保證太陽能集熱器進(jìn)口水溫度達(dá)到其設(shè)計接近點(diǎn)溫差對應(yīng)的溫度值,實(shí)現(xiàn)對能量的梯級互補(bǔ)和綜合利用,提高太陽能聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
市場前景
中國“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值,努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。根據(jù)國家能源局統(tǒng)計,截至2021年底,全國風(fēng)電裝機(jī)容量約3.3億千瓦,太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約3.1億千瓦。到2030年,風(fēng)電和太陽能發(fā)電的總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上,且風(fēng)電與太陽能發(fā)電的裝機(jī)容量占比還要提高。但風(fēng)電和太陽能發(fā)電嚴(yán)重受限于天氣、季節(jié)、風(fēng)力等自然氣象條件。
太陽能與化石能源互補(bǔ)利用有利于加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。然而燃煤電站靈活調(diào)峰能力尚且不足,現(xiàn)階段燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)以燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)化石能向熱能的轉(zhuǎn)換,響應(yīng)速度遠(yuǎn)快于燃煤鍋爐。且集成太陽能集熱器構(gòu)建ISCC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)的技術(shù)比較成熟,作為太陽能利用的可靠方式受到了廣泛關(guān)注。
本團(tuán)隊成果適用于槽式太陽能集熱器與燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)集成,可優(yōu)化機(jī)組變負(fù)荷與太陽能輻射波動過程中的能量匹配規(guī)律,低成本實(shí)現(xiàn)多熱源梯級利用,允許系統(tǒng)集成更大太陽能面積促進(jìn)可再生能源利用,逐步推進(jìn)雙碳目標(biāo)。
獲獎情況
2021年12月大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目:基于溫控的復(fù)雜熱力系統(tǒng)優(yōu)化北京市優(yōu)秀。
華北電力大學(xué)
2023-07-19