太陽能熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

1、二一年六月太陽能熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)院 系動(dòng)力工程系專業(yè)班級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)0609班學(xué)生姓名羅敏智指導(dǎo)教師崔映紅題 目 太陽能熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析摘要節(jié)能降耗是我國(guó)的長(zhǎng)期基本國(guó)策。作為全國(guó)煤炭消耗大戶，火力發(fā)電廠的節(jié)能任務(wù)意義重大。太陽能熱發(fā)電屬于可再生能源發(fā)電方式，將其與化石燃料機(jī)組組成混合發(fā)電系統(tǒng)，不但避免了單純太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中由于太陽能輻射不穩(wěn)定而需要應(yīng)用的昂貴的蓄熱設(shè)備，提高了太陽能熱發(fā)電效率，而且還可以有效減少化石燃料的耗費(fèi)，減輕環(huán)境污染。本文主要進(jìn)行了拋物面槽式太陽能集熱器與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)的研究，對(duì)我國(guó)拉薩地區(qū)不同集成方案進(jìn)行了初步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

2、，為太陽能燃煤混合發(fā)電技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用進(jìn)行了有益的探討。關(guān)鍵詞：拋物面槽式集熱器，太陽能熱發(fā)電，太陽能混合發(fā)電，技術(shù)經(jīng)濟(jì)SOLAR THERMAL POWER GENERATION TECHNICAL AND ECONOMIC ANALYSISAbstractEnergy conservation & consumption reduction is one of the long-time basic national policies in China.Solar-thermal power generation system is a mode of renewable ener

3、gy generation. Combinging with traditional fuels units to form a mixed generation system, not only can avoid a simple system of solar-thermal power generation requiring expensive regenerative equipment due to instability in solar radiation，but also can improve the solar-thermal power generation effi

4、ciency，reduce traditional fuels consumption effectively and alleviate the environmental pollutionIn this article，a study on the compounding generation system about the parabolic trough solar collectors and the coal-fired units is made. An elementary technical and economic calculation about different

5、 kinds of mixed generation system in Lhasa with a designed radiation intensity are made. This will be a useful attempt of the thermal power generation technology application in ChinaKeywords:parabolic trough collector; solar thermal power; solar hybrid power; technical and economic.目 錄中文摘要Abstract.1

6、 緒論11.1 課題背景及研究意義11.2 課題研究現(xiàn)狀11.3 研究?jī)?nèi)容22太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)42.1太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)類型42.2太陽能布雷頓聯(lián)合循環(huán)52.2.1太陽能預(yù)熱空氣52.2.2太陽能重整燃?xì)?2.3太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)在我國(guó)的發(fā)展前景62.4拋物面槽式集熱器72.4.1拋物面槽式集熱器簡(jiǎn)介82.4.2拋物面槽式集熱器效率計(jì)算82.4.3拋物面槽式集熱器蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)92.5技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)103集成方案與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析123.1集成方案介紹123.2調(diào)峰型一體化發(fā)電系統(tǒng)123.3節(jié)煤型一體化發(fā)電系統(tǒng)163.4通用計(jì)算模型183.5 敏感性分析20

7、4 結(jié)論22參考文獻(xiàn)23致謝241 引言1.1課題的研究背景及意義節(jié)能降耗是我國(guó)的長(zhǎng)期基本國(guó)策。我國(guó)在“十一五”期間提出了單位GDP能耗下降20%的節(jié)能目標(biāo)，因此節(jié)能工作得到了政府前所未有的高度重視。作為每年消耗全國(guó)煤炭總消耗量近50%的火力發(fā)電廠，節(jié)能任務(wù)意義重大。太陽能這一可再生能源正是理想的資源之一。如果我們能夠把太陽能生產(chǎn)的熱量引入常規(guī)燃煤電廠，即采用太陽與燃煤一體化發(fā)電，必將為火電廠的技術(shù)節(jié)能開辟一條新的途徑。太陽能發(fā)電技術(shù)主要包括太陽能光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電兩種，當(dāng)前這兩種技術(shù)雖然均有商業(yè)化的業(yè)績(jī)，但投資大、成本高仍然是影響太陽能發(fā)電技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的主要障礙。據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，在這

8、兩種太陽能發(fā)電技術(shù)中，太陽能熱發(fā)電技術(shù)被認(rèn)為是未來發(fā)電成本有望接近化石燃料發(fā)電的技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。如果將太陽能與常規(guī)燃煤電廠相結(jié)合，可以利用火電機(jī)組調(diào)整范圍大的優(yōu)勢(shì)，省去太陽能熱發(fā)電中的蓄熱系統(tǒng)和透平系統(tǒng)，達(dá)到降低發(fā)電成本、實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電的目的?？梢?太陽能與化石燃料之間存在多方面的互補(bǔ)性，太陽能與燃煤一體化發(fā)電系統(tǒng)作為一種高效、環(huán)保、切實(shí)可行的方式，具有良好的發(fā)展前景1。1.2 課題的研究現(xiàn)狀太陽能混合發(fā)電的概念最開始由Lus太陽能國(guó)際組織提出。全球環(huán)境機(jī)構(gòu)決定在印度、埃及、摩洛哥和墨西哥建四臺(tái)ISCCS電站后，太陽能與化石燃料混合發(fā)電系統(tǒng)開始逐漸得到關(guān)注并在世界范圍內(nèi)得到了一定的

9、推廣。國(guó)際上許多研究機(jī)構(gòu)對(duì)太陽能與化石燃料的結(jié)合方式以及其熱力性能進(jìn)行了大量的理論研究，提出了多種混合熱發(fā)電系統(tǒng)。但總體上主要分為三大類，太陽能與燃?xì)廨啓C(jī)集成、太陽能與蒸汽輪機(jī)集成、太陽能重整化石燃料集成。國(guó)外針對(duì)太陽能與燃?xì)廨啓C(jī)集成發(fā)電系統(tǒng)的性能和優(yōu)化，進(jìn)行了大量研究，該系統(tǒng)主要通過接收器吸收太陽能熱量預(yù)熱空氣實(shí)現(xiàn)，最早在CONSOLAR、SOLGATE項(xiàng)目中提出，并快速發(fā)展。伴隨環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重以及人們對(duì)節(jié)能減排的重視，太陽能重整系統(tǒng)也得到越來越多的利用，出現(xiàn)了加入化學(xué)鏈、富氧燃燒、太陽能煤氣化等一系列新興系統(tǒng)。另外，關(guān)于太陽能與蒸汽輪機(jī)集成發(fā)電系統(tǒng)也有一定的研究。如整體太陽能聯(lián)合循

10、環(huán)系統(tǒng)(ISCCS)、太陽能與傳統(tǒng)燃煤機(jī)組混合發(fā)電等。之前關(guān)于此類系統(tǒng)研究大都集中于案例分析、常規(guī)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估和可行性分析上面，實(shí)際的電廠建設(shè)比較少，可以用于兩系統(tǒng)之間集成的方法簡(jiǎn)單，集成性較差。相對(duì)于光伏發(fā)電，國(guó)內(nèi)對(duì)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的研究還處于開始階段2。20世紀(jì)70年代開始一些基礎(chǔ)性研究，在“七五期間，湘潭電機(jī)廠與美國(guó)空間電子公司合作，研制了2組5kW的拋物面聚焦型太陽熱發(fā)電機(jī)3。2001年6月中國(guó)科學(xué)院電工研究所太陽能高溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)研究組成立，標(biāo)志著我國(guó)太陽能利用進(jìn)入了起步階段。2004年6月10日在北京通縣高溫實(shí)驗(yàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了太陽能聚光熱發(fā)電的實(shí)驗(yàn)。這是我國(guó)首次采用碟式太陽能聚光技術(shù)進(jìn)行的太

11、陽能熱發(fā)電。2005年1月16日研制成功單碟式太陽能聚光器。2006年8月31日研制成功采光口直徑為10米的太陽能多碟聚光器。2004年10月在通縣成功組裝完成12米長(zhǎng)的截光口面積為30平米的10kW單軸全槽式太陽能聚光器。首次將液壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用于太陽能領(lǐng)域。2005年1月開始對(duì)塔式熱發(fā)電站定日鏡進(jìn)行了深入研究。2007年6月1日，在南京的江寧太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)成功發(fā)電，這是國(guó)內(nèi)首座70MW的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)突破性的將單位發(fā)電成本控制到0.6元/kW·h，成功的跨過了是太陽能發(fā)電商業(yè)化應(yīng)用0.6元一度的門檻?？梢钥闯鰢?guó)內(nèi)關(guān)于太陽能熱發(fā)電主要集中于小型太陽能熱發(fā)電裝置的研究，關(guān)于太陽

12、能與常規(guī)能源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的研究和實(shí)施基本還是空白。因此對(duì)于該系統(tǒng)的研究具有有必要性和緊迫性。關(guān)于電廠經(jīng)濟(jì)性分析方法，熱力學(xué)第一定律比較成熟，針對(duì)熱效率的電廠節(jié)能研究和實(shí)施已經(jīng)十分廣泛的展開。近幾年火用分析迅速發(fā)展起來，電廠節(jié)能的計(jì)算與分析也逐漸轉(zhuǎn)移到火用效率的分析上面。同時(shí)還不斷發(fā)展起來的還有熱經(jīng)濟(jì)學(xué)，將能量轉(zhuǎn)移成價(jià)格，能流、火用流轉(zhuǎn)變?yōu)閮r(jià)格流，比火用分析方法更能體現(xiàn)系統(tǒng)真實(shí)的節(jié)能潛力，避免了節(jié)火用不省錢的情況的發(fā)生。1.3 研究?jī)?nèi)容通過太陽能熱利用系統(tǒng)將太陽能熱量引入常規(guī)燃煤機(jī)組，集成太陽能與燃煤混合熱發(fā)電系統(tǒng)，稱為太陽能與燃煤機(jī)組一體化熱發(fā)電系統(tǒng)。太陽能熱利用系統(tǒng)與燃煤機(jī)組集成方案的選取及

13、性能研究是太陽能與燃煤機(jī)組一體化熱發(fā)電系統(tǒng)實(shí)施的重要基礎(chǔ)。目前太陽能熱利用系統(tǒng)投資成本很高，系統(tǒng)發(fā)電成本與熱經(jīng)濟(jì)性能同樣是集成方案選取和系統(tǒng)性能分析時(shí)必須考慮的因素。本文以太陽能熱利用系統(tǒng)與600MW燃煤機(jī)組集成的太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)為例，進(jìn)行分析。主要內(nèi)容如下：1) 集成方案的提出及集成機(jī)理的研究選取拋物面槽式集熱技術(shù)引入太陽能熱量，提出太陽能熱利用系統(tǒng)與燃煤機(jī)組的集成方案。即從熱力系統(tǒng)的哪個(gè)部位抽出工質(zhì)進(jìn)入太陽能熱利用子系統(tǒng)，經(jīng)過太陽能集熱系統(tǒng)加熱后的工質(zhì)又以何種方式進(jìn)入熱力系統(tǒng)的何部位。結(jié)合熱力性分析結(jié)果與系統(tǒng)流程結(jié)構(gòu)，探索太陽能與火電機(jī)組一體化熱發(fā)電系統(tǒng)的集成機(jī)理。2)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

14、對(duì)太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行分析。分別使用調(diào)峰型和節(jié)煤型兩種集成方案，以太陽能熱發(fā)電單位成本以及系統(tǒng)投資成本回收期作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，并編寫Excel通用表格計(jì)算對(duì)于不同機(jī)組,不同的太陽能聯(lián)合方式,輸入它們對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的數(shù)值,即可計(jì)算出此系統(tǒng)的資金回收期限。第二章 太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)介紹2.1 太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)類型太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)是在常規(guī)能源發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上合理引入太陽能熱量的發(fā)電系統(tǒng)，它具有降低太陽能熱發(fā)電成本、解決太陽能不連續(xù)、緩解化石能源緊張、減少環(huán)境污染等特點(diǎn)。目前大體分為兩大類4，一類是利用太陽能加熱給水或蒸汽，與朗肯循環(huán)結(jié)合

15、：另一類是利用太陽能加熱空氣或者重整燃料(煤、天然氣)生成合成氣體，與布雷頓循環(huán)結(jié)合。本文主要探討的是太陽能與朗肯循環(huán)的聯(lián)合。2.1.1 太陽能與朗肯循環(huán)聯(lián)合太陽能與朗肯循環(huán)聯(lián)合的熱發(fā)電系統(tǒng)主要分為兩類，太陽能與單純的朗肯循環(huán)聯(lián)合、太陽能與底部朗肯循環(huán)聯(lián)合。分別介紹如下：1) 太陽能與單純的朗肯循環(huán)聯(lián)合5太陽能與單純的朗肯循環(huán)聯(lián)合是在單純?nèi)济簷C(jī)組的基礎(chǔ)上，選取合理的位置投入太陽能集熱系統(tǒng)的熱發(fā)電系統(tǒng)。按照集熱系統(tǒng)連接方式的不同，大致可分為以下三種：回?zé)嵯到y(tǒng)并聯(lián)：給水泵出來的給水分兩路預(yù)熱，一路經(jīng)過鍋爐的回?zé)嵯到y(tǒng)，另一路經(jīng)過太陽能集熱系統(tǒng)，生成的飽和蒸汽與鍋爐回?zé)岬恼羝旌线M(jìn)入汽包；與鍋爐受熱面

16、并聯(lián)：給水泵出來的給水先進(jìn)回?zé)嵯到y(tǒng)，從末級(jí)高加出來后分兩路，一路送入鍋爐受熱面，另一路送入太陽能集熱系統(tǒng)，同時(shí)加熱給水，生成過熱蒸汽混合進(jìn)入汽輪機(jī)；與回?zé)嵯到y(tǒng)、鍋爐受熱面并聯(lián)：給水泵出來的給水分兩路，一路送入高加預(yù)熱，之后進(jìn)入鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽，另一路直接送入太陽能集熱系統(tǒng)產(chǎn)生過熱蒸汽。這種方式可以看作是前兩種方式的綜合。太陽能集熱系統(tǒng)與回?zé)嵯到y(tǒng)并聯(lián)產(chǎn)生蒸汽，部分回?zé)岢闅夥祷仄啓C(jī)，汽輪機(jī)作功總量增加，集熱系統(tǒng)與鍋爐受熱面并聯(lián)產(chǎn)生過熱蒸汽，鍋爐受熱面吸熱量減小，煤耗降低。與單純的朗肯循環(huán)相比，發(fā)電量相同的條件下，化石燃料消耗降低。2）太陽能與底部朗肯循環(huán)聯(lián)合太陽能與底部朗肯循環(huán)聯(lián)合的熱發(fā)電系統(tǒng)是

17、在燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的基礎(chǔ)上，投入太陽能集熱系統(tǒng)取代蒸汽朗肯循環(huán)中的某一段來加熱工質(zhì)的熱發(fā)電系統(tǒng)。按照太陽能的功能不同，太陽能集熱系統(tǒng)與底部朗肯循環(huán)可有兩種結(jié)合方式，燃料節(jié)省型和功率增大型。燃料節(jié)省型系統(tǒng)中，太陽能取代燃料加熱部分給水，發(fā)電量不變，燃料量降低。功率增大型系統(tǒng)中，太陽能和燃料共同加熱給水，燃料量不變，蒸汽量增加，發(fā)電量提高。對(duì)兩種結(jié)合方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較。功率增大型系統(tǒng)中，隨著負(fù)荷的升高蒸汽量有所增加，汽輪機(jī)及之后的設(shè)備容量需要相應(yīng)增大。兩種結(jié)合方式的系統(tǒng)流程相同，下面以單倍壓再熱的系統(tǒng)為例來介紹，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2-1。圖2-1太陽能集熱技術(shù)與燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)復(fù)合的系統(tǒng)系統(tǒng)循環(huán)過

18、程為，給水通過預(yù)熱后，一路進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，利用槽式集熱器吸收的太陽熱量來加熱，產(chǎn)生微過熱蒸汽。另一路進(jìn)入余熱鍋爐繼續(xù)加熱。兩路分別加熱給水共同生成過熱蒸汽。太陽能蒸汽發(fā)生器取代了部分燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)中余熱鍋爐的蒸汽產(chǎn)生量，進(jìn)入蒸汽輪機(jī)發(fā)電。2.2太陽能布雷頓聯(lián)合循環(huán)太陽能與布雷頓循環(huán)聯(lián)合的熱發(fā)電系統(tǒng)主要有三種方式，預(yù)熱空氣、重整燃?xì)夂兔簹饣?。2.2.1太陽能預(yù)熱空氣太陽能預(yù)熱空氣系統(tǒng)是在常規(guī)的燃?xì)庋h(huán)中，利用太陽能集熱裝置加熱其中的空氣，從而達(dá)到利用太陽熱能的一種方式。系統(tǒng)流程為：空氣經(jīng)壓氣機(jī)進(jìn)入塔式太陽能接收器，當(dāng)被加熱至一定溫度時(shí)，送入燃燒室與常規(guī)燃料按一定的比例混合燃燒，生成合成氣體，

19、之后引入布雷頓循環(huán)發(fā)電。該系統(tǒng)一般選用塔式集熱裝置，與槽式集熱裝置相比，塔式集熱裝置可以將空氣加熱到更高的溫度 800。當(dāng)然，太陽能預(yù)熱空氣系統(tǒng)也可以用于預(yù)熱常規(guī)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)中的空氣，此時(shí)相當(dāng)于一種 ISCCS 系統(tǒng)。和太陽能與朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能預(yù)熱空氣聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中工質(zhì)可以被太陽能加熱到更高溫度，太陽能部分的發(fā)電效率提高：工質(zhì)作功能力增強(qiáng)，系統(tǒng)熱效率增加，系統(tǒng)投資的回收期限也進(jìn)一步降低。但是，接收器高溫運(yùn)行對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求也比較高。2.2.2太陽能重整燃?xì)饽壳艾F(xiàn)有的太陽能重整燃?xì)夥譃閭鹘y(tǒng)方式和加入化學(xué)鏈重整燃?xì)夥绞?，后者是在前者的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，就實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)而言具有相關(guān)性。

20、其目的都是為了在單純?nèi)細(xì)庋h(huán)的基礎(chǔ)上，利用太陽能熱量來加熱燃?xì)?，通過改變其化學(xué)成份來提高燃?xì)馄焚|(zhì)提高發(fā)電量。1)傳統(tǒng)的太陽能重整燃?xì)鈧鹘y(tǒng)的太陽能重整燃?xì)庋h(huán)中目前常用的是利用太陽能讓H2O或者CO2與甲烷反應(yīng)，太陽能作為高溫?zé)嵩刺峁┘淄橹卣锜崃?，將太陽能熱能轉(zhuǎn)化成燃?xì)獾幕瘜W(xué)能，燃?xì)庖愿叩钠焚|(zhì)引入常規(guī)燃?xì)庋h(huán)，提高了系統(tǒng)效率。反應(yīng)式如下：主反應(yīng):CH4+H2O=3H2+CO或CH4+CO2=2H2+2CO；副反應(yīng)為:CO+H20=H2+CO2；2)加入化學(xué)鏈的太陽能重整燃?xì)庠撓到y(tǒng)是在傳統(tǒng)的太陽能重整燃?xì)庀到y(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，以消除污染為目的的新型聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。通過加入金屬氧化物(如NiO或F

21、e2O3)來實(shí)現(xiàn)尾氣零污染。反應(yīng)溫度在450550之間，一般選用槽式集熱裝置。系統(tǒng)循環(huán)過程為，甲烷與氧化鎳混合反應(yīng)，溫度530，由太陽能提供。太陽能通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成高品質(zhì)的化學(xué)能，反應(yīng)如下：CH4+4NiO=4Ni+CO2+2H2O；4Ni+2O2=4NiO;總之，加入化學(xué)鏈的太陽能重整系統(tǒng)最主要的優(yōu)點(diǎn)就是完全消除了CO2污染。金屬氧化物的加入改善了燃?xì)獬煞郑瑢?shí)現(xiàn)了CO2的全部回收。同時(shí)，冷凝回收CO2不需要任何額外耗功，優(yōu)于傳統(tǒng)的CO2回收分離。最后，太陽能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，品位提高，太陽能部分發(fā)電效率提高。但是系統(tǒng)中太陽能集熱裝置比較復(fù)雜，成本比較昂貴。2.3太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)在

22、我國(guó)的發(fā)展前景我國(guó)地域遼闊，擁有豐富的太陽能資源，其中多處于中低緯度，每年接收太陽輻射總量在33008300MJm2之間，相當(dāng)于2.4×108億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，具有極大的開發(fā)前景。其中西北地區(qū)尤其是青藏高原，那里日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，再加之空氣稀薄，是我國(guó)大力開發(fā)太陽能發(fā)電的理想場(chǎng)所。隨著人們生活水平的不斷提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)能源的需求量極度加大，傳統(tǒng)的化石能源面臨著消耗殆盡的情況，使全世界面臨嚴(yán)重的能源危機(jī)。在我國(guó)，主要的能源由煤炭提供，其中火電廠作為最主要的耗煤用戶，2003年就已經(jīng)占到全國(guó)總耗煤的一半以上，因此關(guān)于電力系統(tǒng)的節(jié)能工作意義重大。太陽能一體化發(fā)電可以大大降低火電廠煤耗，

23、是實(shí)現(xiàn)我國(guó)火電廠節(jié)能的一個(gè)有效途徑。不同的結(jié)合方式，發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)不同，發(fā)展?jié)摿σ膊煌?。結(jié)合我國(guó)目前的能源、消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看，太陽能與朗肯循環(huán)聯(lián)合的混合熱發(fā)電系統(tǒng)具有一定的發(fā)展?jié)摿?。我國(guó)目前以燃煤電廠為主，所以現(xiàn)階段最有現(xiàn)實(shí)意義的是在現(xiàn)有機(jī)組的基礎(chǔ)上進(jìn)行改建，使系統(tǒng)擁有更廣闊的發(fā)展空間。與此同時(shí)，相對(duì)于布雷頓循環(huán)，集熱設(shè)備中工質(zhì)的出口溫度較低，但是該設(shè)備運(yùn)行較穩(wěn)定。作為中低溫集熱技術(shù)的一種，拋物面槽式集熱技術(shù)是目前世界上投入商業(yè)運(yùn)行，成本最低、技術(shù)最成熟的技術(shù)之一。按照太陽能與化石燃料的主輔關(guān)系，太陽能與化石燃料混合熱發(fā)電系統(tǒng)可以分為太陽能輔助化石燃料熱發(fā)電系統(tǒng)和化石燃料輔助太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)兩大

24、類7。太陽能輔助化石燃料熱發(fā)電系統(tǒng)，是在常規(guī)化石燃料發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上合理的集成太陽能。該系統(tǒng)可以充分利用化石燃料發(fā)電機(jī)組的可調(diào)整性來彌補(bǔ)太陽能的不連續(xù)性和不穩(wěn)定性，也可以大大降低太陽能熱發(fā)電的投資風(fēng)險(xiǎn)。化石燃料輔助太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是在單純太陽能機(jī)組的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，投入合適的化石燃料輔助太陽能運(yùn)行的熱發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)最為常見的是加入輔助鍋爐以達(dá)到當(dāng)主蒸汽參數(shù)低于額定參數(shù)加熱主蒸汽，當(dāng)再熱蒸汽參數(shù)低于額定參數(shù)加熱再熱蒸汽的目的，使日落以后整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。本文以太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)為例，對(duì)太陽能與燃煤機(jī)組混合發(fā)電系統(tǒng)的集成機(jī)理和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行研究。2.4 拋物面槽式集熱器2.4.1拋物

25、面槽式集熱器簡(jiǎn)介槽式集熱器是實(shí)現(xiàn)我國(guó)火電機(jī)組技術(shù)節(jié)能和太陽能大規(guī)模利用的一種有效途徑。拋物面槽式集熱器作為中溫太陽能集熱器的一種，是聚光類集熱器唯一在商業(yè)化基礎(chǔ)上進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)。太陽能熱發(fā)電主要是借助槽式拋物面聚光集熱器將太陽光聚焦反射到接收聚熱管上，通過管內(nèi)熱載體將水加熱成蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、成本相對(duì)較低的特點(diǎn)，適合商業(yè)并網(wǎng)發(fā)電。基于槽式系統(tǒng)的太陽能熱電站主要包括：大面積槽形拋物面聚光集熱子系統(tǒng)、換熱子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)和輔助能源子系統(tǒng)8。吸收器、聚光器以及跟蹤系統(tǒng)構(gòu)成槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的集熱裝置，其結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。圖2-2槽

26、式拋物面聚光集熱器結(jié)構(gòu)吸收器一般采用中間被抽成真空的雙層結(jié)構(gòu)以減少熱量的輻射損失，它被置于拋物面聚光器焦線上，內(nèi)側(cè)為熱載體。熱載體可以是水蒸氣，高溫油或熔融狀態(tài)的鹽，一般能加熱到400。聚光鏡是一種表面上涂有聚光材料的拋物鏡面，它的作用是將分散的低密度太陽光聚焦到吸收器上以產(chǎn)生高溫。一般的太陽能發(fā)電站都采用單軸跟蹤方式使拋物面對(duì)稱平面繞南北方向的縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)。與太陽照射方向始終保持0.04°夾角，以求用最佳的接受角度收集到更多的熱量。整個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)槽式拋物面聚光器組成的太陽能場(chǎng)將太陽光聚焦到吸收器用于加熱管中的受熱載體，并儲(chǔ)存到蓄熱設(shè)備中，然后和來自動(dòng)力系統(tǒng)中的冷工質(zhì)進(jìn)行熱交換。大多數(shù)的

27、冷工質(zhì)是水，水被加熱成水蒸氣到汽輪機(jī)做功，做功后的水再到蓄熱設(shè)備中吸熱，如此往復(fù)循環(huán)。2.4.2槽式集熱器效率計(jì)算槽式集熱器的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，太陽輻射通過反射器、玻璃管到吸收管。最后加熱流動(dòng)的集熱介質(zhì)。在各個(gè)接觸面上都存在著一定的熱損失，主要包括：玻璃管、吸收管間的輻射換熱損失；殘余氣體在玻璃管、吸收管間的對(duì)流損失；玻璃管與周圍空氣間的換熱損失；穿過吸收管時(shí)的熱損失圖2-3槽式集熱器結(jié)構(gòu)示意圖由于存在這些熱損失以及集熱器本身的光學(xué)效率，決定了集熱器的熱量傳導(dǎo)不可能達(dá)到100%，即集熱器的傳熱效率受集熱器各種熱損失和集熱器光學(xué)效率影響， S.D.ODEH在他的著作中提出了集熱器熱效率的計(jì)算公

28、式9：=*-集熱器的光學(xué)效率：;入射角修正系數(shù)：為太陽能直射輻射強(qiáng)度，單位W/m2;熱平衡系數(shù)分別為:；為吸收體發(fā)射率：環(huán)境風(fēng)速：環(huán)境溫度： =20=293K管內(nèi)流體溫度:由公式可知，槽式太陽能集熱器的效率隨著應(yīng)用環(huán)境的不同而不同，在運(yùn)行中，工質(zhì)進(jìn)入和流出集熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)不同，接收到的太陽能輻射強(qiáng)度不同，都可以導(dǎo)致集熱器效率有所改變。2.4.3 槽式集熱器蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)槽式集熱器按蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的不同可以分為雙循環(huán)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)、瞬時(shí)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)、直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)1）雙循環(huán)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)雙循環(huán)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)有兩套循環(huán)管路，主循環(huán)管路以油為循環(huán)工質(zhì)，油循環(huán)通過拋物槽集熱器的吸收管時(shí)，被反射器匯聚的太陽光加

29、熱到120380，若采用合成油則可被加熱到400。次循環(huán)管路以水和水蒸汽為工質(zhì)，與主循環(huán)管路通過一個(gè)熱交換器進(jìn)行熱量傳遞。這套系統(tǒng)已經(jīng)得到實(shí)際的應(yīng)用，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。采用這種循環(huán)的電廠都成功地利用了太陽能發(fā)電，總發(fā)電功率達(dá)350MW，每年產(chǎn)生的電量約占世界太陽能發(fā)電總量的80以上。到目前為止，這些太陽能發(fā)電廠已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)約75億kW·h的電量。雙循環(huán)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是主循環(huán)系統(tǒng)僅需要1.6MPa的壓力，因此可以在管子的聯(lián)接處使用軟管；缺點(diǎn)是油的成本高、在高溫下易老化、一旦泄露將會(huì)出現(xiàn)污染環(huán)境和引起火災(zāi)等問題，另外，由于油的溫度和油循環(huán)系統(tǒng)中所需構(gòu)件的限制，使系統(tǒng)性能的提高和成本

30、的降低受到限制。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能和降低成本，提出了以水(軟化水)代替油為工質(zhì)的拋物槽集熱器系統(tǒng)，主要有瞬間蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)和直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)。2）瞬間蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)水在循環(huán)在通過集熱區(qū)時(shí)被一個(gè)循環(huán)泵加壓并保持在需要的壓力下，以避免水沸騰。水在集熱區(qū)被加熱到180220，然后流經(jīng)一個(gè)蒸汽產(chǎn)生器，由于蒸汽產(chǎn)生器中的壓力低于管中的壓力，水的一部分轉(zhuǎn)化為蒸汽被送入蒸汽管路中，剩余的水再次循環(huán)通過集熱區(qū)。由蓄水箱給系統(tǒng)補(bǔ)水，一般來說，一次有4%6%的水能轉(zhuǎn)變成水蒸汽。瞬間蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：a水作為工質(zhì)比油有優(yōu)勢(shì)；b由于不需要熱交換器，系統(tǒng)成本相對(duì)較低；c避免了在直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中工質(zhì)穩(wěn)定性的問題

31、。3）直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)(DSG)在直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)集熱器的接收器中存在兩相流，當(dāng)兩相流通過汽水分離器時(shí)，蒸汽與水分離。直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)比雙循環(huán)系統(tǒng)和瞬間蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)有更大的優(yōu)勢(shì)。就熱特性而言，直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)預(yù)計(jì)比雙循環(huán)系統(tǒng)每年多產(chǎn)生13的凈能，比瞬間蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)每年多產(chǎn)生12的凈能。就成本而言，直接蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)預(yù)計(jì)比雙循環(huán)系統(tǒng)低15，與瞬間蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的成本差不多。2.5技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析10的工作內(nèi)容，是對(duì)擬采用的工程技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算和評(píng)價(jià)，即將方案的有用勞動(dòng)成果與勞動(dòng)耗費(fèi)作比較，衡量他們的所得與所費(fèi)，投入與產(chǎn)出之間的經(jīng)濟(jì)合理性。為了保證決策的正確性和科學(xué)性，研究緊急效益

32、的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法是非常必要的。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)是多種多樣的，他們從不同角度反映工程技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)性。這些指標(biāo)分為三大類：第一類是以時(shí)間作為計(jì)量單位的時(shí)間型指標(biāo)，如投資回收期、借款償還期等；第二類是以貨幣金額表示的價(jià)值型指標(biāo)，如凈現(xiàn)值、凈年值等；第三類是反映資源利用率的效率型指標(biāo)，如投資利潤(rùn)率、內(nèi)部收益率、投資凈現(xiàn)值率等。本文計(jì)劃采用投資回收期作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。投資回收期又稱投資返本期，是指工程項(xiàng)目從開始投資年算起，到用每年的凈收益回收全部投資所用的時(shí)間，通常用“年”表示。投資回收期能反映方案償還投資的能力和投資回收的快慢，其概念明確，計(jì)算簡(jiǎn)單、直觀，它的選擇方案的標(biāo)準(zhǔn)是回收資金的速度，速度越快越

33、好，表明了投資需要多少年才能收回，便于投資者衡量風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)投資者來說，投資回收期越短越好，從而減少投資的風(fēng)險(xiǎn)。投資回收期的計(jì)算按是否考慮資金的時(shí)間價(jià)值分為靜態(tài)投資回收期和動(dòng)態(tài)投資回收期。靜態(tài)投資回收期(不考慮時(shí)間因素)一般表達(dá)式為：式中，投資回收期；第t年的現(xiàn)金流入；第t年的現(xiàn)金流入；若只有初始投資K，每年的凈收益相同，即 t=1,2,3n現(xiàn)金流量見圖2-4圖2-4投資回收期資金流量圖動(dòng)態(tài)投資回收期(考慮時(shí)間因素)一般表達(dá)式為：式中，i基準(zhǔn)折現(xiàn)率。3 集成方案與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析3.1 集成方案介紹我國(guó)一次能源資源的特點(diǎn)是“多煤缺油少氣"，是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要一次能源的國(guó)家，是世界

34、最大煤炭生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)，絕大多數(shù)的電廠是以煤炭作為主要燃料的11。根據(jù)有關(guān)方面對(duì)全國(guó)原煤產(chǎn)量的預(yù)測(cè)，我國(guó)煤炭資源豐富，品種齊全。隨著新能源的采用和發(fā)電用煤技術(shù)的提高，煤電在電力能源消費(fèi)總量的比例逐年下降(見表3-1)。盡管如此，以煤電為主的發(fā)電格局仍然不會(huì)改變，煤炭發(fā)電仍起著主導(dǎo)作用。表3-1發(fā)電用煤量及其比例年度煤炭總量/106t發(fā)電用煤量/106t煤電占總量的比例200099852852.92005138870250.62010150082154.720201728105561.120301988135968.4根據(jù)上述資料所示，我國(guó)煤電比例過重，應(yīng)該大大加強(qiáng)太陽能熱發(fā)電技術(shù)。為了改善太陽

35、能輻射的不穩(wěn)定性，可設(shè)計(jì)成與燃煤互補(bǔ)的混合發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)太陽能集成到燃煤機(jī)組成為一體化發(fā)電系統(tǒng)目的的不同，可有調(diào)峰型和節(jié)煤型兩種類型12。調(diào)峰型一體化發(fā)電系統(tǒng)是指燃煤機(jī)組在集成太陽能后，燃煤量可維持不變，而機(jī)組的功率增大，從而滿足燃煤機(jī)組的調(diào)峰需求。在我國(guó)北方干旱地區(qū)，夏季白天，尤其是中午時(shí)分，灌溉、空調(diào)用電負(fù)荷很高，此時(shí)太陽能輻射強(qiáng)度也恰好處于最高峰。為了分析方便，在后文的分析中，假定太陽能輻射強(qiáng)度的變化正好與用電負(fù)荷需求變化相匹配。節(jié)煤型一體化發(fā)電系統(tǒng)是指在引入太陽能后，維持原來單純?nèi)济簷C(jī)組的功率不變，而減少燃煤量的方式1314。3.2調(diào)峰型一體化發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)在將對(duì)調(diào)峰型一體化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)

36、濟(jì)性的計(jì)算，并以單位發(fā)電成本和投資的靜態(tài)回收期作為指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在此系統(tǒng)中，給水回?zé)岬哪芰縼碜詢刹糠郑徊糠謥碜云啓C(jī)的給水回?zé)岢槠?，另一部分來自太陽能集熱?chǎng)產(chǎn)生的蒸汽，其中兩部分各占50%，鍋爐燃煤量不變，仍為額定工況下的設(shè)計(jì)值。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1 600MW太陽能燃煤混合發(fā)電機(jī)組在此系統(tǒng)中，我們假定汽輪機(jī)的各段參數(shù)仍為設(shè)計(jì)工況值，假定蒸汽流量不變，燃煤量不變，機(jī)組多出額定發(fā)電量的值全為太陽能集熱器所發(fā)的電。機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)如下所示：N600/16.67/537/537機(jī)組: P-MPa, h-kJ/kg, t-P0=16.67, t0/tzr=537/537, h0=3394.

37、4, hzr=3537.0,=0.867表3-1 600MW燃煤機(jī)組各抽汽口參數(shù)hi,kJ/kgti，tsi，1312431196910719230107104788718333259854373424311467207_52913664274525627463430338127264523691264782508224291707n235261435_A1123.02575.5_B1262.0286.7_表3-2 600MW機(jī)組煤循環(huán)抽氣系數(shù)0.072790.034170.021710.034540.040870.038710.083540.072791) 在未接入太陽能場(chǎng)時(shí)，額定狀態(tài)下的汽

38、耗15:=+(1-)*+=1277.14kJ/kg汽耗: =t/h2)引入太能集熱場(chǎng)的計(jì)算： ,假定其他的各項(xiàng)參數(shù)不變=+(1-)*+=1287.55kJ/kg=604,892.96kJ/h太陽能場(chǎng)多發(fā)出的電為:=4,892.96kJ/h3）計(jì)算集熱場(chǎng)的面積:換熱效率：=*-=286.7, =257.5。=272.1=545.1K代入數(shù)值計(jì)算得：=33,179.38kJ/s為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以利用集熱器采光面積與集熱器傳熱效率的簡(jiǎn)化關(guān)系式來確定集熱器場(chǎng)面積，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行分析。關(guān)系式如下：式中，為集熱器采光面積，m2；為太陽能場(chǎng)吸收太陽能的總熱量，J/s；為當(dāng)?shù)剌椛鋸?qiáng)度，W/m2；為集

39、熱器的有效熱效率；為集熱器換熱效率，參考公式2-1；為接收效率，取0.729。4)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析：采用國(guó)際上通用的比較可再生能源發(fā)電裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本的公式：式中，為等額支付系列的資金回收系數(shù)，現(xiàn)值系數(shù)取8%，按照等價(jià)支付原則推導(dǎo)，n以為電廠的經(jīng)濟(jì)使用壽命，按30年的使用期計(jì)算。Ec為系統(tǒng)年發(fā)電量，kW·h；TCR為電廠總投資費(fèi)用的現(xiàn)值，CM(1)為電廠開始投運(yùn)時(shí)年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的現(xiàn)值；C為CO2的減排費(fèi)用，100元/噸。集熱場(chǎng)的成本為1000元/m2，運(yùn)行維護(hù)成本為0.08元/kW·h，考慮到政策扶持，設(shè)太陽能發(fā)電并網(wǎng)價(jià)為1元/kW·h。其中固定費(fèi)率是和壽命、利率、

40、折舊、保險(xiǎn)、管理等有關(guān)的系數(shù)，因?yàn)楸疚闹饕糜诓煌l(fā)電項(xiàng)目之間的比較，因此與具體工程有關(guān)的因素在本文的分析中不予考慮，而僅考慮設(shè)備壽命、利率對(duì)成本的影響。按照“等價(jià)支付”的原則，總初投資的折舊成本是考慮資金的時(shí)間價(jià)值，認(rèn)為每年提取的折舊費(fèi)用現(xiàn)值相等計(jì)算得到。=0.0889表3-3 拉薩地區(qū)的全年太陽能輻射情況Idirect(W/m2)900800700600500400300200t（h）552548610368486308424122拉薩地區(qū)的全年太陽能輻射情況如表3-3所示，現(xiàn)將全年的發(fā)電時(shí)間折算成設(shè)計(jì)工況700W/m2下的輻射時(shí)間，當(dāng)太陽輻射低于200W/m2的時(shí)候，太陽能集熱場(chǎng)退出運(yùn)行

41、。T=522+548+610+368×（600/700）+486×（500/700）+308×（400/700）+424×（300/700）+122×（200/700）=2765.1h全年發(fā)電量Ec=4,892.96×2765.1=13,529,523 kW·h運(yùn)行維護(hù)成本CM(1)= 13,529,523×0.08=1,082,361.84元TCR=97,775.99×1000+1,352,952.3=9.91×107元二氧化碳減排費(fèi)用：共節(jié)約用煤4092.14t,減排CO2量為8,536.9

42、4t，故CO2減排費(fèi)用C=8,536.94×100=853,694元COE=TCR×+CF(1)+CM(1)-C =0.668元/kW·h設(shè)每電價(jià)為1元/kW·h，系統(tǒng)投資的靜態(tài)回收期為:×1000/13,529,523=7.23年結(jié)果表明，在現(xiàn)階段利用太陽熱發(fā)電與傳統(tǒng)的火電相比較在價(jià)格上還處于劣勢(shì)，并不具備商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，但是考慮到太陽能發(fā)電是一種綠色的新能源，且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展?jié)摿Γ試?guó)家有必要在政策上和經(jīng)濟(jì)上給予一定的扶持，為我國(guó)的長(zhǎng)期的能源發(fā)展提供良好的環(huán)境。在整個(gè)太陽能發(fā)電部分的成本中，由于和火電機(jī)組使用的是同一套汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，故節(jié)省了

43、配套發(fā)電設(shè)備的成本，所以最為主要的成本為太陽能集熱場(chǎng)的投資，隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的推廣，集熱器的生產(chǎn)將會(huì)進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化，屆時(shí)成本將大大降低。3.3節(jié)煤型一體化發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)從投資的回收期考慮節(jié)煤型一體化發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性：已知該機(jī)組的主要熱力參數(shù)為：主汽（4.9MPa，470，3365.13 kJ/kg），進(jìn)入除氧器的二段抽汽參數(shù)（0.2 MPa，2793.42 kJ/kg），排汽參數(shù)為（0.00613MPa，2382.5 kJ/kg），給水火用635.54 kJ/kg，其中二段抽汽和排汽火用的計(jì)算假定了汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率為80%，75t噸循環(huán)流化床鍋爐熱效率為88%。根據(jù)所給資料，擬采用的方式

44、為：利用太陽能將水從50加熱到100，取代進(jìn)入除氧器的抽汽。計(jì)算過程：利用太陽能加熱供到除氧器的補(bǔ)水，該補(bǔ)水從（大氣壓、50、208.98kJ/kg）加熱到（100,419.1 kJ/kg,80t/h）。利用太陽能熱量為：80×（419.1-208.98）/3.6=4669.8kW這部分太陽能熱量導(dǎo)致汽輪機(jī)的抽汽減少：80×(419.1-208.98)/(2793.42-419.1)=7.08t/h該部分抽汽返回汽輪機(jī)做功為：7.08×(2793.4-2382.5)/3.6=808.1kW發(fā)電量為：808.1×0.99×0.985=788.02

45、 kW為維持主機(jī)功率不變，則需要減少主汽流量從而使燃煤量減少，減少的燃煤量為：808.1×3.6×（3365.13-635.54）/（3365.13-2382.5）/88%/29270=0.3136t/h假定設(shè)計(jì)太陽能輻射強(qiáng)度為：700W/m2，集熱器的設(shè)計(jì)效率為55%，集熱器場(chǎng)的面積為： 4669.8×103/700/55%=12130 m2當(dāng)?shù)氐奶柲茌椛滟Y源為：4751MJ/a，年集熱器效率為50%，則年利用太陽能熱量為： 4751×12130×50%=28815GJ/a故全年節(jié)煤為：28815×106/4669.8/3600&

46、#215;0.3136=537.49t/年 （標(biāo)志為第1種方式） 如將太陽能熱量直接折合為煤的熱量，則節(jié)煤為：28815×106/29270/1000=984.6 t/a （標(biāo)志為第2種方式）如以太陽能發(fā)電量來考慮，則年發(fā)電量為： 28815×106/4669.8/3600×788.02=1.354×106kW·h （標(biāo)志為第3種方式）以1000元/ m2集熱器的價(jià)格計(jì)算，則集熱器場(chǎng)投資費(fèi)用為：12130×1000=12.13×106元以常壓水池考慮水池的成本，則水池的成本為：50×2500=0.1×10

47、6元總投資費(fèi)用為：12.23×106元如煤價(jià)為850元/噸，CO2減排收益單價(jià)為100元/噸，另外每噸煤減排CO2為2.5噸，則節(jié)煤收益為：537.49×（850+2.5×100）=0.591×106元/年 （第1種方式）對(duì)于把太陽能熱量直接折算為煤的熱量，則節(jié)煤收益為：984.5×（850+250）=1.08×106元/年 （第2種方式）或年發(fā)電收益為（上網(wǎng)電價(jià)為1元/kW·h）：1.354×106元/年 （第3種方式）對(duì)于上述三種情況，得到的靜態(tài)投資回收期分別為：第1種方式：12.23/0.591=20.7年第

48、2種方式：12.23/1.08=11.3年第3種方式：12.23/1.354=9.0年考慮運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，按0.08元/ kW·h計(jì)算，則年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用為0.11×106元，對(duì)應(yīng)的靜態(tài)投資回收期分別為：第1種方式：12.23/（0.591-0.11）=25.4年第2種方式：12.23/（1.08-0.11）=12.6年第3種方式：12.23/（1.354-0.11）=9.8年此模型主要是從投資的成本回收期考慮太陽能熱電廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，相對(duì)于單位發(fā)電的成本，此種方式計(jì)算方便，同時(shí)也便于不同機(jī)組或者相同機(jī)組間的比較，因?yàn)樵撃Ｐ陀?jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)果也很明了。3.4 建立通用計(jì)算模型結(jié)

49、合兩個(gè)模型分析建立通用表格的必須條件為：主蒸汽的參數(shù)，鍋爐熱效率，汽輪機(jī)內(nèi)效率，用煤發(fā)熱量，排氣參數(shù)，太陽能集熱場(chǎng)蒸汽參數(shù)，取代抽汽參數(shù)，給水參數(shù)。以投資的回收期限作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),編寫Excel計(jì)算表格如下：表3-5 太陽能燃煤混合發(fā)電機(jī)組技術(shù)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算已知：鍋爐熱效率0.88汽輪機(jī)內(nèi)效率0.8煤發(fā)熱量,J29270主蒸汽壓力,MPa4.9溫度,470焓值kJ/kg3365.13排汽壓力,MPa0.00613溫度,焓值kJ/kg2382.5太陽能集熱場(chǎng)進(jìn)口壓力，MPa溫度,50焓值kJ/kg208.98太陽能集熱場(chǎng)出口壓力，MPa溫度,100焓值kJ/kg419.1取代抽汽初參數(shù)：壓力，MPa0

50、.2溫度,焓值kJ/kg2793.42取代抽汽終參數(shù)：壓力，MPa溫度,焓值kJ/kg419.1給水溫度,焓值kJ/kg635.54集熱場(chǎng)水流量,t/h80計(jì)算過程利用太陽能熱量為,kW4669.333這部分太陽能熱量導(dǎo)致汽輪機(jī)的抽汽減少,t/h7.079753該部分抽汽返回汽輪機(jī)做功為,kW808.1145發(fā)電量為,kW.h788.0329主機(jī)功率不變，減少主汽流量使燃煤量減少值為,t/h0.313745假定設(shè)計(jì)太陽能輻射強(qiáng)度為I,W/m2，集熱器的設(shè)計(jì)效率為，集熱器場(chǎng)的面積為S,m2I,W/m2700:0.55S,m212128.14當(dāng)?shù)氐奶柲茌椛滟Y源為,MJ/a4751年集熱器效率為:

51、0.5表3-5（續(xù)）則年利用太陽能熱量為,GJ/a28810.39307故全年節(jié)煤為,t/年537.7361296標(biāo)志為第1種方式太陽能熱量直接折合為煤的熱量則節(jié)煤為,t/年984.2976793標(biāo)志為第2種方式如以太陽能發(fā)電量來考慮則年發(fā)電量為,kW·h/年1350629.206標(biāo)志為第3種方式集熱器的價(jià)格,元/ m21000集熱器場(chǎng)投資費(fèi)用為,元12128138.53以常壓水池考慮水池的成本水池的成本為：100000總投資費(fèi)用為：12228138.53煤價(jià),元/t850CO2減排收益單價(jià),元/t100每噸煤減排CO2,元/t2.5則節(jié)煤收益為,元/t591509.7425第1種方

52、式把太陽能熱量直接折算為煤的熱量節(jié)煤收益為,元/t1082727.447第2種方式上網(wǎng)電價(jià),元/ kW·h1年發(fā)電收益為,元/a1350629.206第3種方式對(duì)于上述三種情況，得到的靜態(tài)投資回收期分別為：(單位：年）第1種方式：20.6727593第2種方式：11.29382889第3種方式：9.053660676運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,元/ kW·h0.08年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,元/ kW·h108050.3加入運(yùn)行成本，對(duì)應(yīng)的靜態(tài)投資回收期分別為：(單位：年）第1種方式：25.08615693表3-5（續(xù)）第2種方式：12.44323725第3種方式：9.840935518其中黃色底紋部分為已知，灰色底紋部分為最終求取結(jié)果，此通用模型能夠?qū)Σ煌萘亢图煞绞降幕旌习l(fā)電機(jī)組的投資回收期進(jìn)行計(jì)算。3.3 敏感性分析選用上面的計(jì)算表格，選取拉薩地區(qū)的600MW的太陽能燃煤混合發(fā)電機(jī)組作為模型，分別取代17段回?zé)岢槠?，求太陽能熱發(fā)電部分的資金回收期限。圖3-2 取代600MW機(jī)組不同抽汽段的投資回收期圖3-3 50MW、300MW、600MW的四段抽汽投資回收期如圖3-2中所示，隨著取代抽汽段的