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研究 | 槽塔耦合技術在光熱電站中的應用優勢(下)
發布者:admin | 來源:禪德公司 | 0評論 | 3463查看 | 2023-11-08 15:48:43    

成都禪(chan)德在(zai)(zai)《槽(cao)塔耦(ou)合技(ji)(ji)術在(zai)(zai)光熱電(dian)(dian)站(zhan)中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)優(you)勢》(上)中(zhong),闡述了太(tai)陽能熱發(fa)電(dian)(dian)技(ji)(ji)術中(zhong)鏡場(chang)光熱效率直接(jie)影(ying)響電(dian)(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)運行收益,鏡場(chang)優(you)化具有(you)的(de)(de)(de)重要意義。本文通過以(yi)槽(cao)塔耦(ou)合方(fang)案為核心進行太(tai)陽能光熱電(dian)(dian)站(zhan)方(fang)案設計(ji),論(lun)述槽(cao)塔耦(ou)合技(ji)(ji)術在(zai)(zai)光熱電(dian)(dian)站(zhan)中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)優(you)勢。


槽塔(ta)(ta)耦合(he)技(ji)術,是將槽式(shi)(shi)和塔(ta)(ta)式(shi)(shi)聚(ju)光(guang)集熱(re)(re)系統通(tong)過(guo)一(yi)定(ding)方式(shi)(shi)相(xiang)互結合(he),發揮(hui)槽式(shi)(shi)、塔(ta)(ta)式(shi)(shi)光(guang)熱(re)(re)發電各自(zi)技(ji)術路(lu)線(xian)特長,兼顧塔(ta)(ta)式(shi)(shi)和槽式(shi)(shi)優勢;設計(ji)方案通(tong)過(guo)槽式(shi)(shi)鏡(jing)(jing)場替換(huan)塔(ta)(ta)式(shi)(shi)鏡(jing)(jing)場中距離(li)吸熱(re)(re)器較遠、光(guang)熱(re)(re)效(xiao)率(lv)偏低的定(ding)日鏡(jing)(jing),根(gen)據塔(ta)(ta)式(shi)(shi)定(ding)日鏡(jing)(jing)點(dian)聚(ju)焦技(ji)術和槽式(shi)(shi)集熱(re)(re)器線(xian)聚(ju)焦技(ji)術合(he)理分配工質溫升區間,進(jin)行(xing)階梯式(shi)(shi)加(jia)熱(re)(re),提升整體效(xiao)率(lv)和性能,提高土(tu)地利用率(lv),節省(sheng)初(chu)投資【1】。


一、槽塔耦合發電原則性系統簡介


槽塔(ta)(ta)耦合(he)系統(tong)分為熔(rong)鹽側(ce)混溫槽塔(ta)(ta)耦合(he)方案(an)和汽水(shui)側(ce)混溫槽塔(ta)(ta)耦合(he)方案(an)。


1.1熔鹽側(ce)混溫槽塔耦合方案


熔(rong)鹽側混(hun)溫槽(cao)(cao)塔(ta)耦合(he)方案(簡稱:熔(rong)鹽側耦合(he))是指基于塔(ta)式(shi)(shi)和槽(cao)(cao)式(shi)(shi)鏡場能量分配比例,利用槽(cao)(cao)式(shi)(shi)和塔(ta)式(shi)(shi)工作溫度(du)區間進行階梯式(shi)(shi)加熱,槽(cao)(cao)式(shi)(shi)和塔(ta)式(shi)(shi)聚光集(ji)熱系統(tong)(tong)相互(hu)獨立(li),儲(chu)能系統(tong)(tong)設置(zhi)中溫緩沖罐(guan),通過兩級(ji)溫差,保持塔(ta)式(shi)(shi)與槽(cao)(cao)式(shi)(shi)集(ji)熱系統(tong)(tong)、儲(chu)能系統(tong)(tong)既(ji)相互(hu)聯系、又(you)彼(bi)此獨立(li)。


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1.2汽水側混溫槽(cao)塔耦合方案


汽水(shui)(shui)側(ce)混溫槽(cao)塔(ta)耦(ou)合(he)(he)方(fang)案(簡稱:汽水(shui)(shui)側(ce)耦(ou)合(he)(he))是(shi)指(zhi)槽(cao)式(shi)和塔(ta)式(shi)聚光集熱系統、儲熱系統(相比熔(rong)鹽(yan)側(ce)耦(ou)合(he)(he)成本偏高)各(ge)自(zi)獨立(li),在(zai)汽水(shui)(shui)側(ce)基于塔(ta)式(shi)和槽(cao)式(shi)鏡(jing)場(chang)各(ge)自(zi)溫度區間和吸熱量(liang)分配(pei),通過蒸汽發生器實現(xian)梯級換熱(相比熔(rong)鹽(yan)側(ce)耦(ou)合(he)(he)SGS復雜)。


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1.3槽塔(ta)耦合系統方案說明



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二、槽塔耦合系統方案設計


成都(dou)禪德采用熔鹽側耦(ou)合方案對槽塔耦(ou)合200MW光熱(re)電站項目進(jin)行了方案設計,與(yu)相(xiang)同年發(fa)電量(liang)的傳(chuan)統塔式進(jin)行了技術和經濟性比較(jiao)(鏡(jing)場(chang)集熱(re)面(mian)積、整體年均光熱(re)效率、初投資等)。


項目基(ji)礎(chu)參(can)數如(ru)表2-1所(suo)示。


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2.1傳(chuan)統槽(cao)式(shi)和(he)傳(chuan)統塔(ta)式(shi)光熱效率(lv)計算


2.1.1傳統塔式鏡場光熱效率計算


根據項目(mu)地位(wei)置、裝機規模、設計年發電量(liang)等(deng)相關(guan)條(tiao)件計算(suan),按塔式布置,鏡場年均(jun)光熱(re)效率約為(wei)36.40%。



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2.1.2傳統(tong)槽式(shi)鏡場(chang)光熱效率(lv)計算


根據項目地(di)位置、裝機規(gui)模(mo)、設計(ji)年發(fa)電量等相關條件(jian),按槽式(shi)(shi)布置,利用(yong)SAM軟(ruan)件(jian)模(mo)擬計(ji)算,槽式(shi)(shi)鏡場年均光熱效率約為39.2%。


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2.2槽塔(ta)耦(ou)合方(fang)案鏡場分配


按照(zhao)能量守恒,對于(yu)相同的(de)發電功(gong)率(lv),傳統塔(ta)式和(he)槽塔(ta)耦合(he)的(de)熱功(gong)率(lv)相同:


傳(chuan)統塔(ta)式(shi)鏡場熱(re)功率=槽(cao)塔(ta)耦合塔(ta)式(shi)鏡場熱(re)功率+槽(cao)塔(ta)耦合槽(cao)式(shi)鏡場熱(re)功率


傳統塔C*M*ΔT=槽塔耦合塔C*M*ΔT+槽塔耦合槽C*M*ΔT


式中:C--平均比熱容(rong)、M--質量(liang)流(liu)量(liang)、ΔT--溫升(sheng)


根據塔式的點聚(ju)焦技術和槽(cao)式的線聚(ju)焦技術,基于塔式和槽(cao)式光(guang)熱鏡(jing)場能(neng)量比例【2】,合(he)理分配工質(zhi)溫升(sheng)區間,利用各(ge)部分加(jia)熱能(neng)力進行階梯(ti)式加(jia)熱【1】。


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根(gen)據表2.2-1中折算塔(ta)式(shi)和槽(cao)式(shi)年發電量,分別(bie)計(ji)(ji)算槽(cao)塔(ta)耦(ou)合方案(an)(an)中塔(ta)式(shi)和槽(cao)式(shi)的鏡(jing)場(chang)面積與效率。張春琳(lin)、周志偉等利(li)用SolarPILOT軟(ruan)件進行鏡(jing)場(chang)布局與優化,得出槽(cao)塔(ta)耦(ou)合塔(ta)式(shi)鏡(jing)場(chang)光熱效率比傳統塔(ta)式(shi)鏡(jing)場(chang)光熱效率提高約4%【2】,槽(cao)塔(ta)耦(ou)合方案(an)(an)設計(ji)(ji)將方案(an)(an)中塔(ta)式(shi)鏡(jing)場(chang)的光熱效率將由原來的36.40%調整為37.86%。


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2.3槽塔耦合方(fang)案(an)總平布(bu)置


塔式鏡(jing)場采用常規(gui)的環形圍繞方式布置(zhi),吸熱(re)器為外置(zhi)管式吸熱(re)器,暫采用單(dan)臺30㎡規(gui)格定(ding)日(ri)鏡(jing),按分配計算面(mian)積(ji),選(xuan)取32822臺定(ding)日(ri)鏡(jing),集熱(re)面(mian)積(ji)984660m2,鏡(jing)場占(zhan)地面(mian)積(ji)約6500畝。


槽式鏡場暫采用南北向布(bu)置,集熱器采用ET150(RP3,開(kai)口尺寸(cun)5.77米),按(an)分(fen)配(pei)計算面積(ji)選取(qu)164個集熱回(hui)路(lu)(lu),每(mei)個回(hui)路(lu)(lu)配(pei)備4個SCA,每(mei)個SCA包(bao)含12個SCE,每(mei)個回(hui)路(lu)(lu)長度600米,集熱面積(ji)536280m2,鏡場占地約2800畝。


槽塔耦合(he)方案的總平面布置見圖2.3-1。


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2.4技術性能分析


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成都禪德通過以上項(xiang)目的具體方(fang)案(an)設計,和傳統塔(ta)式光(guang)熱發電系統相比,槽(cao)塔(ta)耦(ou)合方(fang)案(an)在鏡(jing)場(chang)光(guang)熱效率、土地利用率上具有一定優勢:


2.4.1相(xiang)比(bi)較傳(chuan)統塔(ta)式方案,槽塔(ta)耦合方案中(zhong)塔(ta)式鏡(jing)場(chang)光熱效(xiao)(xiao)率(lv)可提高4%【2】,光熱效(xiao)(xiao)率(lv)由36.4%提高到37.86%,槽塔(ta)耦合方案鏡(jing)場(chang)加權平均光熱效(xiao)(xiao)率(lv)達38.33%,比(bi)傳(chuan)統塔(ta)式提高5.3%。


2.4.2鏡場加權(quan)平(ping)均光(guang)熱效率提高5.3%,相應減(jian)少(shao)鏡場集(ji)熱面積(ji),由(you)原來傳統(tong)塔式(shi)的1600020㎡降低到槽塔耦合方案(an)的1520940㎡,集(ji)熱面積(ji)減(jian)少(shao)79080㎡,相比傳統(tong)塔式(shi)減(jian)少(shao)約4.94%。


2.5槽塔耦(ou)合方案(an)和傳統(tong)塔式投資對(dui)比


2.5.1成都禪(chan)德對(dui)槽塔(ta)耦(ou)合方案、傳統塔(ta)式(shi)方案初(chu)投資差異(yi)部分進行了計算:


2.5.1.1槽塔耦合方案相(xiang)較于傳(chuan)統(tong)塔式方案,減少鏡(jing)場面積79080㎡,降低(di)初投資約(yue)13597.07萬元。


2.5.1.2槽(cao)塔耦合方案相較于傳統(tong)塔式增加了一個中溫緩(huan)沖罐、一套(tao)油(you)鹽(yan)換(huan)熱系統(tong)和(he)3600噸導熱油(you),


儲(chu)熱(re)換熱(re)系統單元(yuan)增加初投(tou)資(zi)約2094.47萬(wan)元(yuan)。


2.5.1.3槽塔耦合(he)方案相較于傳統塔式,減(jian)少占地面積960畝,減(jian)少項目(mu)初投資約240萬元。


2.5.2綜上所述,在200MW裝機規模和年發電量(liang)4.854億kWh條件下,槽塔耦合方(fang)案相較(jiao)于傳(chuan)統塔式方(fang)案,可節約項目初(chu)投資約11742.6萬元。


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三、結論


采(cai)用槽塔耦合光熱發電技(ji)術方案,更有(you)利(li)于實現光熱發電項目規模化配置要求。


效率更高:槽塔(ta)耦合技術方(fang)案(an)充分(fen)利用(yong)塔(ta)式和槽式技術路線優(you)點(dian),提高鏡場整體光熱效率約5.3%。


初投資(zi)更省:在年(nian)發電量不變的情況下,相較傳統塔式減少項目占(zhan)地(約(yue)960畝)和鏡場面積(79080㎡),降低初投資(zi)約(yue)11742.6萬元。


參考文獻


【1】閆曉宇、馬迪、布仁(ren)等,新型(xing)塔槽耦(ou)合太陽能(neng)熱發電(dian)系統研(yan)究(jiu),內蒙古(gu)電(dian)力技術;2018年3月


【2】張春琳、周志偉等,塔槽耦合光熱(re)系統鏡場效率研究,熱(re)力發電;2022年5月

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