八達嶺塔式太陽能熱電站熱經濟性分析

【摘要】：近年來太陽能熱發(fā)電技術正成為世界范圍內可再生能源領域的熱點,大量實驗和運行數(shù)據(jù)證明了其技術可行性和商業(yè)應用前景。為掌握具有自主知識產權的高效能、低成本、商業(yè)化、大規(guī)模太陽能塔式熱發(fā)電站的關鍵技術,科技部在“十一五”期間設立863計劃重點項目——太陽能熱發(fā)電技術及系統(tǒng)示范。由于塔式太陽能熱發(fā)電是一個新興的復雜熱力系統(tǒng),目前還鮮見有文章對其進行綜合的熱力學和經濟學的評價。 本文首先基于現(xiàn)有的電站仿真系統(tǒng)獲得了八達嶺電站變工況下的運行參數(shù),建立了電站各子系統(tǒng)火用分析模型,計算了設計工況及變工況下電站主要設備及子系統(tǒng)的火用效率,分析了火用損失產生的部位及原因。然后,本文基于熱經濟學結構理論,同時考慮系統(tǒng)所處的物理環(huán)境和經濟環(huán)境,建立了更高層次的熱經濟學模型。根據(jù)熱經濟學結構理論的經典步驟,本文定義了八達嶺電站的物理結構、生產結構和各組元的“燃料-產品”,列出了反映系統(tǒng)各組元之間相互作用的KP矩陣,建立了各組元火用成本模型和熱經濟成本模型。在此基礎上,計算了設計工況下、有無儲能系統(tǒng)及多個非設計工況下系統(tǒng)各組元的單位火用和單位熱經濟學成本,分析了成本分布的規(guī)律及組件成本過高的原因。 從火用分析結果來看,電站總體上熱效率和火用效率不高。吸熱器是整個系統(tǒng)中火用損率最大的部件,定日鏡的火用效率由其光學效率決定。太陽直射輻射強度越大,電站總的熱效率和火用效率越高。從熱經濟學分析結果來看,八達嶺電站終端產品的火用成本只有常規(guī)電站的5%,全生命周期的熱經濟性成本不足常規(guī)火電站的10%；太陽輻照強度在接近設計工況時,成本最低,與設計工況偏離越遠,成本越高；隨著充熱過程的進行,儲能系統(tǒng)的火用成本和熱經濟學成本逐漸降低,電站終端產品的火用成本和熱經濟學成本幾乎不變；放熱過程中成本變化規(guī)律與此相似。分析結果對以后太陽能熱電站運行、上網(wǎng)電價的確定、生產效率的提高、系統(tǒng)優(yōu)化、故障診斷都有一定的指導意義。 【關鍵詞】：太陽能熱發(fā)電 火用分析 熱經濟學 成本
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究的目的及意義10-12
• 1.2 熱經濟學分析方法的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究內容14-16
• 第二章 八達嶺電站及其仿真系統(tǒng)介紹16-26
• 2.1 八達嶺電站各子系統(tǒng)介紹17-23
• 2.1.1 定日鏡場17-18
• 2.1.2 吸熱器系統(tǒng)18-21
• 2.1.3 儲熱系統(tǒng)21-22
• 2.1.4 常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)22-23
• 2.1.5 電站非可再生能量消耗和溫室氣體排放23
• 2.2 八達嶺電站仿真模型介紹23-24
• 2.3 模型有效性驗證24-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 八達嶺塔式太陽能熱發(fā)電站火用分析26-37
• 3.1 各子系統(tǒng)火用分析模型26-29
• 3.1.1 定日鏡子系統(tǒng)26-27
• 3.1.2 吸熱器子系統(tǒng)27
• 3.1.3 發(fā)電子系統(tǒng)27-28
• 3.1.4 儲能系統(tǒng)28-29
• 3.1.5 整個電站29
• 3.2 設計工況下電站效率的計算29-31
• 3.3 非設計工況下電站效率的計算31-33
• 3.4 加入儲能系統(tǒng)后火用效率的變化33-36
• 3.4.1 對充放熱過程的模擬33-34
• 3.4.2 充放熱過程的火用分析34-36
• 3.5 本章小結36-37
• 第四章 八達嶺塔式太陽能電站系統(tǒng)熱經濟學分析37-54
• 4.0 成本概念37-38
• 4.1 成本方程的概念38
• 4.2 八達嶺電站物理結構圖和物理模型38-39
• 4.3 系統(tǒng)組元燃料、產品定義39-41
• 4.4 八達嶺電站生產結構圖41
• 4.5 火用成本建模41-46
• 4.5.1 特征方程41-43
• 4.5.3 火用成本建模43-44
• 4.5.4 計算結果及分析44-46
• 4.6 組元熱經濟學成本46-49
• 4.6.1 組元的投資成本46-47
• 4.6.2 熱經濟學成本計算方程47-48
• 4.6.3 系統(tǒng)單位熱經濟學成本計算結果48-49
• 4.7 靈敏度分析49-53
• 4.7.1 充熱過程熱經濟學分析49-50
• 4.7.2 放熱過程熱經濟學分析50-51
• 4.7.3 太陽輻射強度及定日鏡投資成本增長的影響51-53
• 4.8 本章小結53-54
• 第五章 總結與展望54-56
• 5.1 本文主要創(chuàng)新點及結論54-55
• 5.1.1 主要創(chuàng)新點54
• 5.1.2 主要結論54-55
• 5.2 展望55-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果59-60
• 致謝60-61
• 作者簡介61

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