1、能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)前，世界各國(guó)普遍以石油、天然氣和煤炭等化石燃料為基礎(chǔ)能源。隨著世界化石能源的日益枯竭和化石能源造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問(wèn)題的凸顯，世界各國(guó)日益重視太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等可再生能源的開(kāi)發(fā)利用。
　　 太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是規(guī)模化開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的一種方式，具有廣闊的發(fā)展前景。作為目前唯一商業(yè)化的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電已經(jīng)有了一定的推廣應(yīng)用。然而，由于太陽(yáng)能的間歇性和不穩(wěn)定性，槽式太

2、陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用受到了嚴(yán)重束縛。太陽(yáng)能與化石能源互補(bǔ)發(fā)電是克服這種束縛的一種有效方法。在國(guó)內(nèi)外關(guān)于槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電和燃煤電廠集成發(fā)電研究的基礎(chǔ)上，本課題遵循“溫度對(duì)口，能量梯級(jí)利用”原則，結(jié)合槽式太陽(yáng)能集熱特點(diǎn)和火力發(fā)電特點(diǎn)，提出了基于槽式太陽(yáng)能集熱器最佳工作溫度的槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤熱發(fā)電的高效集成模式，構(gòu)建了槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)模型，分析了系統(tǒng)的熱力性能和熱經(jīng)濟(jì)性。
　　 本課題的主要研究?jī)?nèi)容和成果如

3、下：
　　 1．基于槽式太陽(yáng)能集熱器最佳工作溫度的槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤熱發(fā)電的高效集成模式的提出及在300MW槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。在槽式太陽(yáng)能集熱器和燃煤機(jī)組集成的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)能集熱器的集熱效率隨工質(zhì)工作溫度的升高先升高而后降低，而熱動(dòng)力循環(huán)的效率隨工質(zhì)工作溫度的升高而升高。因此，槽式太陽(yáng)能集熱器必然存在最佳工作溫度。為此，本課題提出了基于槽式太陽(yáng)能集熱器最佳工作溫度的槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤熱發(fā)

4、電的高效集成模式，構(gòu)建了300MW槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)模型。研究結(jié)果表明：太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為600W/m2時(shí)，集熱器最佳工作溫度為306.55℃，此時(shí)槽式太陽(yáng)能集熱取代鍋爐受熱面時(shí)，混合熱發(fā)電系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性能遠(yuǎn)好于取代各段抽汽集成模式，太陽(yáng)能熱發(fā)電效率為44.7％，節(jié)省煤耗17.49g/kWh；對(duì)于利用直接換熱型集熱器的混合發(fā)電系統(tǒng)，集熱器出口參數(shù)相同時(shí)，給水泵引出至集熱器場(chǎng)加熱的熱經(jīng)濟(jì)性要高于凝結(jié)水泉出口引出；無(wú)論是采用直

5、接型或間接換熱型集熱器，太陽(yáng)能熱量用于取代高參數(shù)的抽汽加熱高溫水的吸熱時(shí)，其熱經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)越于取代低參數(shù)抽汽的吸熱。
　　 2．在熱力學(xué)建模的基礎(chǔ)上，利用熱力學(xué)第二定律及熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論構(gòu)建了300MW槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)模型。以兩種集成模式為例，對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明，不同集成模式，隨著太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)加熱工質(zhì)溫度的提高，不同于集熱器熱效率先升高后降低的趨勢(shì)

6、，其火用效率呈逐漸提高的趨勢(shì)，熱經(jīng)濟(jì)性能越好，然而，單位非能量成本和單位熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本卻越高。與單純?nèi)济簷C(jī)組中的各組元相比，太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)的單位熱經(jīng)濟(jì)成本較高；太陽(yáng)能輔助燃煤混合發(fā)電系統(tǒng)的單位熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本要高于單純?nèi)济簷C(jī)組。這說(shuō)明降低太陽(yáng)能場(chǎng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本對(duì)提高太陽(yáng)能輔助燃煤熱發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義。
　　 3．針對(duì)我國(guó)典型的200MW和600MW燃煤機(jī)組，進(jìn)行了槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)的熱力性能分析與計(jì)算

7、。以單位發(fā)電成本作為經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)太陽(yáng)能輔助燃煤熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。結(jié)果表明，在相同的太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度下，與大容量等級(jí)燃煤機(jī)組集成時(shí)，太陽(yáng)能熱電轉(zhuǎn)換效率高，當(dāng)槽式太陽(yáng)能集熱與600MW燃煤機(jī)組集成為混合發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，太陽(yáng)能熱發(fā)電效率為38.4％；當(dāng)與相同容量的燃煤機(jī)組集成時(shí)，在文中設(shè)定的條件下，取代全部高加抽汽集成模式的熱發(fā)電效率要略高于取代1段抽汽集成模式，然而取代1段抽汽的單位發(fā)電成本低于取代全部高加抽汽系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性能較

8、好，單位發(fā)電成本為0.69元/kWh，仍略高于單純?nèi)济喊l(fā)電成本0.58元/kWh。
　　 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)有：
　　 1．基于槽式太陽(yáng)能集熱器最佳工作溫度的槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤熱發(fā)電的高效集成模式的提出。
　　 2．揭示了200MW、300MW和600MW槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組的高效集成模式。
　　 槽式太陽(yáng)能集熱與燃煤機(jī)組的高效集成有效克服了太陽(yáng)能的間歇性和不穩(wěn)定性對(duì)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用的束縛。