集成太阳能辅助供热的600MW高背压热电联产机组的运行及优化

作     者：高佳圣 

作者单位：青岛科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周艳

授予年度：2023年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：高背压供热 太阳能 热电联产 变工况 节能 

摘      要：“碳达峰、碳中和目标愿景下,催生了太阳能与燃煤机组结合的技术,这样即可以发挥燃煤机组灵活的调峰能力,同时集成了太阳能后燃煤机组的煤耗也有所降低,二者具备天然的互补性。在集成方式上,太阳能大多被用于取代回热抽汽或供热抽汽加热燃煤机组的锅炉给水或热网回水。因此,以600MW燃煤发电机组为例,结合太阳能集热系统,搭建太阳能辅助燃煤发电机组、太阳能辅助抽汽供热机组。通过数值分析发现,由于集成太阳能集热系统,使燃煤机组侧回热抽汽量和供热抽汽量减少,造成了燃煤机组汽轮机内做功蒸汽增多,进而导致机组乏汽增多,产生多余的冷源损失。高背压供热机组通过提升机组背压,能极大程度上利用乏汽进行供热;而太阳能与高背压供热技术相结合能减少天气对太阳能资源的影响。在600MW燃烧发电机组的基础上,搭建太阳能辅助高背压供热机组系统,根据热力学第一、第二定律,结合能流图、（火用）流图等分析方法,从定量及定性两个方面揭示太阳能辅助高背压供热机组系统的运行机理。结果表明:集成太阳能集热系统后,燃煤发电机组和抽汽供热机组的煤耗量都有所下降,冷源损失都有所增多,两种燃煤发电机组与抽汽供热机组集成太阳能后冷源损失分别增加了22.281MW、53.072MW、18.879MW。太阳能辅助高背压供热机组系统的冷源损失没有增多,其供热能力提升了38.505MW,其发电煤耗降低了129472.8t/年。太阳能辅助高背压供热机组的总（火用）转化效率最高,在对比研究中表现最好。深入分析了太阳能辅助高背压供热机组在机组发电量、机组背压、热网供回水温度等参数变化时对机组运行经济性的影响,通过计算发现,当机组发电量升高时,太阳能辅助高背压供热机组的收益有所降低;当机组背压升高时,太阳能辅助高背压供热机组的供热部分收益下降,节煤与（火用）效率方面收益升高;当热网供回水温度升高时,太阳能辅助高背压供热机组的供热部分收益增大,节煤与（火用）效率方面收益减小。定量分析了太阳能辅助高背压供热机组的改造投资成本及项目回收周期,太阳能辅助高背压供热机组的改造投资费用约为75613.1581万元,每年可节省燃料共计106416 t,每年减少CO排放量276681.6 t,减少SO排放量904.536t以及减少NOx排放量787.48 t。引入碳交易价格后,综合系统在节煤、供热和“碳减排三方面的收益,太阳能辅助高背压供热系统的静态投资回报期限为6.09年,其动态投资回报期限为7.65年,具有更高的经济效益和环境效益,能够有效地推动“双碳目标的实现。