💥1 概述
能源危机与环境污染日益加剧",已成为制约发展的重要因素,太阳能以其丰富的储量逐渐引起人们的关注[2]。光热发电成为继光伏发电之后大规模利用太阳能的新兴发电形式,装机容量与并网规模不断增加[3]。根据世界能源署预计至2025年，全世界光热发电装机容量将达到22 GW ,2050年全世界光热发电量将占全球总发电量的11.3%[4],同时国家发改委《中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究》提出,到2050年,风电、光伏发电、光热发电等可再生能源电源将供应我国60%以上的一次能源消费。因此,光热发电将进入快速发展的新时期[5]光热电站含有储热装置,能在负荷低谷期对热量进行存储,在负荷高峰期放热发电,实现发电量的转移,因此光热发电具有良好的可控性与可调度性。储热装置容量的大小决定了光热电站转移电量的多少,同时影响光热电站的运行特性。储热容量的增加能有效降低光热发电并网的调度成本,但会造成储热装置配置成本增加,探究储热装置配置成木与调度经济性的平衡点,确定光热电站的最优储热容量,成为光热电站规划、运行前必须解决的问题。目前,相关学者已针对光热电站的储热容量配置问题进行了一系列研究。文献[6]提出一种双罐熔融盐蓄热储能系统的运行方案,可用于优化蓄热系统的充放热过程,可最大限度地提高光热发电的调度性。文献[7]提出储热系统的选型原则与配置方法,同时研究储热系统的运行控制过程。文献[8]基于实测光热电站数据用以评估所需储热装置的容量大小,结果表明储热容量达到一定数值后才能有效降低光热电站出力的不确定性。文献[9]对比不同储热容量光热电站的运行特性,表明合理的储热容量配置能取得最高的太阳能利用率。
1光热电站运行特性
光热电站主要由光场、储热系统和热力循环3个部分组成,各部分之间通过传热流体进行能量传递过程,实现了光-热-电的转换。光热电站由光场中的集热装置吸收热能,通过热力流体将热量传递至储热装置进行存储,或将热量传递至热力循环系统进行发电。
光热电站的能量流动过程如图1所示110。由图1可见在光热电站运行过程中的各环节均会产生一定的能量损失,损失的大小与光热电站的装机容量、运行模式等多种因素有关。据相关研究表明,1MW塔式CSP电站的峰值太阳能发电效率为10.69% ,年平均发电效率为5.1 % 。
国内外目前在建的CSP电站基本由光场(sollarfield，SF)，储热系统(thermal storage system，TSS)和热力循环(power cycle，PC)3部分组成14，各组成部分之间由传热流体(heat-transfer fluid，HTF)进行能量传递。其主要结构如图1所示[15],图1所示的含双储热罐CSP电站基本运行过程为:传热流体从光场吸收热能，自身温度升高，在流动过程中将热量传递至热力循环系统，产生蒸汽推动汽轮机进行发电;与此同时，多余的热量将会通过传热流体储存至储热系统。在储热过程中，储热熔盐由冷盐罐流至热盐罐，将传热流体里的热量存储在热盐罐中;在放热过程中，储热熔盐由热盐罐流至冷盐罐，将热盐罐里的热量释放到传热流体中。CSP电站能够通过储热系统对发电量进行平移，使其具有更好的运行特性。上述为CSP电站的主要运行过程，小型辅助设备等未予说明。实际上，根据集热方式的不同，CSP发电分为槽式、塔式碟式以及菲涅尔式4种。
📚2 运行结果
🎉3 参考文献
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[1]姚元玺.计及调度经济性的光热电站储热容量配置方法[J].太阳能学报,2019,40(11):3039-3045.DOI:10.19912/j.0254-0096.2019.11.004.
[2]崔杨,杨志文,严干贵,张节潭,仲悟之.降低火电机组调峰成本的光热电站储热容量配置方法[J].中国电机工程学报,2018,38(06):1605-1611+1896.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.170700.
🌈4 Matlab代码、数据、文章讲解
