塔式光热电站机组性能模型建模及运行特性研究
与槽式、碟式、线性菲涅尔式三种太阳能光热发电系统相比,塔式光热电站是一种技术成熟、聚光比高、综合发电效率高、易于实现大规模商业化发电的太阳能光热发电系统。聚光系统通过多面定日镜,将太阳辐射能反射聚焦到吸热器上,产生高温的传热介质,加热给水产生高温高压蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。塔式光热电站的输出功率容易受到太阳辐射能量波动的影响,因此,建立塔式光热电站的性能模型,分析电站运行特性,对塔式光热电站的设计与运行优化具有指导意义。本研究从塔式光热电站的性能模型建模和运行特性分析两方面开展工作,主要研究成果包括:(1)基于圆环交替布置方法,生成定日镜场的布置,根据光线追迹法,建立定日镜场聚光子系统模型,计算镜场效率;根据圆柱形吸热器的传热机理,建立了吸热器集热子系统模型,得到了吸热器出口传热介质的温度;基于双罐熔融盐储能系统的工作模式,建立了储能系统储放热模型;建立了带有二级抽汽回热循环的动力岛系统模型,计算电站的输出功率。(2)通过模块化建模的手段,结合子系统模型,建立了塔式光热电站机组整体性能模型,并以某50MW塔式光热电站作为仿真对象,将仿真结果与美国NREL开发的SAM软件仿真结果进行了对比,验证了模型的准确性。(3)在塔式光热电站性能模型的基础上,针对定日镜聚光系统,分析了不同辐照条件、聚焦策略和镜面反射率对机组运行特性的影响;针对吸热器集热系统,分析了传热介质种类、吸热器进出口传热介质温度、吸热器内部传热介质流动方式对机组运行特性的影响;针对储能系统,分析了储能时长对机组运行特性的影响;针对动力岛系统,分析了汽轮机背压对机组运行特性的影响。根据这些关键参数对机组运行特性的影响分析,在塔式光热电站的设计与运行方面提出了相应的优化措施。
- 作者：
- 杜宇航
- 学位授予单位：
- 上海发电设备成套设计研究院
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2020年
- 导师姓名：
- 王兴平；刘向民
- 中图分类号：
- TM615
- 关键词：
- 太阳能热发电；塔式光热电站；性能模型；运行特性
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