太阳能热发电节水与柔性运行关键基础问题研究

Concentrating solar power technology is one of the renewable power technologies to meet base-load demand. The freshwater shortage, high cost, lower energy utilization efficiency and dynamic solar irradiation is the main obstacles for the large scale development of the CSP. This project aims to research the water conservation and flexible operation technology of CSP system. Firstly, the research will focus on the mass and thermal transfer performance of several kinds of humidifying air cooling system, and thermodynamic system analysis of the combined solar power and water production system. Then, the thermal energy cooperative transmission between the subsystems of ""Concentrator-Receiver-power system-thermal storage system-desalination system" under strong unstable solar irradiation and time-varying load conditions will be research by the thermodynamic system simulation and experimental research. The research results of the project will decrease the water consumption and improve the operation Flexibility of the CSP system.

太阳能热发电是可承担基础电力负荷的可再生能源技术之一。电站建设区缺水、热利用效率低、发电成本高、强不稳定辐照边界与电力输出可控矛盾是制约太阳能热发电规模应用的关键。本课题将围绕太阳能热发电站冷却节水技术及系统能量时空协同的柔性运行策略展开研究。研究开环式加湿空冷及能量梯级利用的闭环式冷却系统内的热质传递及其对系统热力学性能影响关系，不同形式电水联产耦合模式下，滑参数运行系统的热力学系统仿真与实验研究，并在此基础上，建立强不稳定输入时变性特征与输出负荷强非线性耦合条件下，"聚光-吸热-储热-发电-余热利用"主要子系统间能量时空协同仿真系统，优化太阳能热发电子系统匹配性设计与能源系统时空协同策略，为节水型太阳能热发电站系统优化设计与柔性运行策略设计奠定理论基础。

太阳能热发电电热\电水联供技术的应用与研究是提升太阳能热发电系统综合效率、减少太阳能热发电系统水耗、增强太阳能热发电系统灵活性的有效途径，该项目的研究对于推进太阳能热发电系统的能量协同和节水型太阳能热发电站系统优化设计具有一定的理论意义和实用价值。本项目的主要工作开展主要包括如下：1）建立了吸收式热泵及低温多效海水淡化设备设计和性能分析模型体系，对电热、电水联产用主要设备的热力过程设计提供了理论计算基础，并为联供系统的设计提供了模型支撑；2）构建了基于背压、抽汽等多种模型的太阳能电热联供系统，分析了抽气参数、热网水温度、乏汽温度对系统热性能的影响，并结合气候特点，计算了系统供热能力、环境效益以及节水效益，采用等效焓降法对系统进行了经济性分析；3）构建了低温多效海水淡化实验系统和电热联供试验系统，进行了系统滑参数运行试验研究，建立了电水联产系统性能分析方法，对电热联供系统运行情况进行了测试。本项目对于提高太阳能热发电厂热效率，缓减太阳能热发电地区水资源短缺问题及其解决方案的可行性与经济性论证提供了理论与试验基础。