太阳能辅助燃煤发电系统控制策略研究

太阳能辅助燃煤发电系统是将太阳能与常规燃煤火电热力系统通过不同方式耦合，用以替代部分燃煤消耗，在减小燃料消耗的同时不改变或增加发电量。通过完善所建立的仿真模型和搭建关键能量交换设备实验平台，定量分析不同太阳能与燃煤发电系统的耦合特性，研究不同约束条件下系统的最佳流程结构与运行参数、系统能量损失特性、运行规律，得到太阳能辅助燃煤发电系统对应控制策略。课题研究将同时解决太阳能热发电系统存在的太阳能能量转化利用率低、储存难、利用成本高和燃煤发电系统存在的化学能品位重大损失与环境污染等问题。

太阳能辅助燃煤发电系统是将太阳能与常规燃煤火电热力系统通过不同方式耦合，用以替代部分燃煤消耗，在减小燃料消耗的同时不改变或增加发电量。本课题通过建立仿真模型定量分析不同太阳能与燃煤发电系统的耦合特性，通过研究不同约束条件下系统的最佳流程结构与运行参数、系统能量损失特性、运行规律，从热力学角度得到太阳能辅助燃煤发电系统优化匹配方案与控制策略。本课题按照项目任务书计划，从太阳能辅助燃煤发电系统集热单元热力特性、系统集成特性、评价方法、变工况运行特性、设计优化及运行策略六个方面进行了研究。所得主要结果结论如下：（1）对于槽式太阳能集热场，当太阳能辐照度DNI降低时出口油温随之降低，DNI每降低50W/m2，出口油温约降低3.79℃。（2）针对600MW超临界燃煤机组通过使用太阳能槽式集热器替代原第一级高压加热器后，按照太阳能贡献度评价方法，系统中太阳能发电量比例为4.84%，而对应其成本比例为0.73%。（3）对600MW太阳能辅助燃煤机组通过改变集热场面积进行优化设计，采用遗传算法寻优，得到当集热面积为20万平方米时，系统单位投资节煤量最大为0.095克/小时•美元。（4）随着太阳能辐照度的变化，可以通过蓄热的方式，合理调节集热、蓄热、换热流体的流率，使得能够提供换热的热量稳定在所需求的数值上，这样得以保证系统的稳定运行，不需要频繁切换调节高压加热器抽汽流量，延长设备的使用寿命。本项目研究成果为太阳能辅助燃煤发电系统的运行模拟、优化等奠定了理论基础。已在国际国内刊物上发表论文16篇，其中SCI收录5篇，EI收录4篇；申请发明专利1项。