八达岭塔式太阳能热电站热经济性分析

【摘要】：近年来太阳能热发电技术正成为世界范围内可再生能源领域的热点,大量实验和运行数据证明了其技术可行性和商业应用前景。为掌握具有自主知识产权的高效能、低成本、商业化、大规模太阳能塔式热发电站的关键技术,科技部在“十一五”期间设立863计划重点项目——太阳能热发电技术及系统示范。由于塔式太阳能热发电是一个新兴的复杂热力系统,目前还鲜见有文章对其进行综合的热力学和经济学的评价。 本文首先基于现有的电站仿真系统获得了八达岭电站变工况下的运行参数,建立了电站各子系统火用分析模型,计算了设计工况及变工况下电站主要设备及子系统的火用效率,分析了火用损失产生的部位及原因。然后,本文基于热经济学结构理论,同时考虑系统所处的物理环境和经济环境,建立了更高层次的热经济学模型。根据热经济学结构理论的经典步骤,本文定义了八达岭电站的物理结构、生产结构和各组元的“燃料-产品”,列出了反映系统各组元之间相互作用的KP矩阵,建立了各组元火用成本模型和热经济成本模型。在此基础上,计算了设计工况下、有无储能系统及多个非设计工况下系统各组元的单位火用和单位热经济学成本,分析了成本分布的规律及组件成本过高的原因。 从火用分析结果来看,电站总体上热效率和火用效率不高。吸热器是整个系统中火用损率最大的部件,定日镜的火用效率由其光学效率决定。太阳直射辐射强度越大,电站总的热效率和火用效率越高。从热经济学分析结果来看,八达岭电站终端产品的火用成本只有常规电站的5%,全生命周期的热经济性成本不足常规火电站的10%；太阳辐照强度在接近设计工况时,成本最低,与设计工况偏离越远,成本越高；随着充热过程的进行,储能系统的火用成本和热经济学成本逐渐降低,电站终端产品的火用成本和热经济学成本几乎不变；放热过程中成本变化规律与此相似。分析结果对以后太阳能热电站运行、上网电价的确定、生产效率的提高、系统优化、故障诊断都有一定的指导意义。 【关键词】：太阳能热发电 火用分析 热经济学 成本
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究的目的及意义10-12
• 1.2 热经济学分析方法的发展现状12-14
• 1.2.1 国外发展现状12-13
• 1.2.2 国内发展现状13-14
• 1.3 本文研究内容14-16
• 第二章 八达岭电站及其仿真系统介绍16-26
• 2.1 八达岭电站各子系统介绍17-23
• 2.1.1 定日镜场17-18
• 2.1.2 吸热器系统18-21
• 2.1.3 储热系统21-22
• 2.1.4 常规发电系统22-23
• 2.1.5 电站非可再生能量消耗和温室气体排放23
• 2.2 八达岭电站仿真模型介绍23-24
• 2.3 模型有效性验证24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 八达岭塔式太阳能热发电站火用分析26-37
• 3.1 各子系统火用分析模型26-29
• 3.1.1 定日镜子系统26-27
• 3.1.2 吸热器子系统27
• 3.1.3 发电子系统27-28
• 3.1.4 储能系统28-29
• 3.1.5 整个电站29
• 3.2 设计工况下电站效率的计算29-31
• 3.3 非设计工况下电站效率的计算31-33
• 3.4 加入储能系统后火用效率的变化33-36
• 3.4.1 对充放热过程的模拟33-34
• 3.4.2 充放热过程的火用分析34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 八达岭塔式太阳能电站系统热经济学分析37-54
• 4.0 成本概念37-38
• 4.1 成本方程的概念38
• 4.2 八达岭电站物理结构图和物理模型38-39
• 4.3 系统组元燃料、产品定义39-41
• 4.4 八达岭电站生产结构图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 计算结果及分析44-46
• 4.6 组元热经济学成本46-49
• 4.6.1 组元的投资成本46-47
• 4.6.2 热经济学成本计算方程47-48
• 4.6.3 系统单位热经济学成本计算结果48-49
• 4.7 灵敏度分析49-53
• 4.7.1 充热过程热经济学分析49-50
• 4.7.2 放热过程热经济学分析50-51
• 4.7.3 太阳辐射强度及定日镜投资成本增长的影响51-53
• 4.8 本章小结53-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 本文主要创新点及结论54-55
• 5.1.1 主要创新点54
• 5.1.2 主要结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果59-60
• 致谢60-61
• 作者简介61

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