李靜

摘要：為了能夠有效提高燃煤電廠的熱經(jīng)濟性或者降低資源消耗，引入太陽能集熱場來加熱燃煤機組進行給水處理。太陽能輔助燃煤發(fā)電模式一方面能夠提高原機組的熱力性能，另外，一方面還能夠降低對天氣的依賴性和太陽能的發(fā)電成本。筆者將以600MW機組為具體事例，對太陽能集熱場集成方式和燃煤機組的集熱方式進行對比研究，結果表明太陽能的投資成本最低且熱效率最高，是最為優(yōu)化的集成方式。

關鍵詞：太陽能輔助；燃煤發(fā)電系統(tǒng)；經(jīng)濟性分析

現(xiàn)階段來看，我國工業(yè)的迅速發(fā)展，對我國的環(huán)境造成很大程度的影響，導致水污染和大氣污染等情況發(fā)生。基于此，清潔能源的概念逐漸進入到人們的日常生活中。清潔能源主要有風能、太陽能和生物能等。我國是發(fā)展中國家，對能源的消耗非常之大，尤其是煤炭能源的消耗更為巨大。根據(jù)相關研究資料結果顯示，我國的煤炭能源消耗占全球能源消耗的47.77%左右。因此，我國在很長的一段時間之內(nèi)對火電有很大的依賴性。太陽能作為一種清潔能源，逐漸受到人們的廣泛中重視。太陽能發(fā)電通過工作介質(zhì)來吸收太陽能的熱能，再由工作介質(zhì)來推動發(fā)電設備來發(fā)電。單純的太陽能發(fā)電在初期發(fā)展過程中，具有以下幾個方面的缺點：（1）成本過高；（2）發(fā)電效率偏低。上述缺陷的存在使得太陽能發(fā)電的使用范圍被限制，再加上太陽能發(fā)電方式受到晝夜變化的影響，需要大量的蓄熱來維持正常的運行，因此需要額外配置蓄熱裝置，繼而增加了投資成本，不利于我國的環(huán)境發(fā)展。國內(nèi)外諸多學者研究也表明，太陽能與花式能源集成發(fā)電方式較為常見，取得的最終效果也比較顯著。

1簡要分析太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

1.1太陽輻射特點

太陽輻射類似于黑體輻射，在波長為0.4μm～0.75μm的可見光譜區(qū)域中能夠輻射到50%左右的能量；在波長小于0.4μm的紫外光譜區(qū)域中能夠見到7%的輻射能量，在大于0.76μm的紅外光譜區(qū)域中能夠見到43%左右的能量。

1.2太陽能熱發(fā)電分類

1.2.1塔式太陽能熱發(fā)電。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的最大特點是：規(guī)模比較大、熱損消耗小。塔式太陽能系統(tǒng)利用好定日鏡鏡場，將太陽能輻射放射到塔頂部的吸熱器之中，最終達到轉(zhuǎn)換成熱能的目的。太陽能塔式集熱系統(tǒng)在照射到定日鏡之上，通過鏡面的反射作用，從而形成加熱工質(zhì)?；诖耍綗岚l(fā)電系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)可以選擇不同的水、導熱油等工質(zhì)。太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)自身有著鮮明的特性，相比起槽式系統(tǒng)而言，能夠在太陽聚焦后的光熱當中進行轉(zhuǎn)換。塔式電站規(guī)模一般是：10MW-100MW；聚光方式：平面反射鏡、凹面反射鏡；光熱轉(zhuǎn)換效率：60%；峰值效率：22%；年凈效率：7%～21%。

1.2.2槽式太陽能發(fā)電?，F(xiàn)階段來看，槽式系統(tǒng)在太陽能發(fā)電中能夠達到80MW除此之外，槽式太陽能發(fā)電能夠進行任意組合，因此被廣泛應用到生活中和生產(chǎn)中。塔式電站規(guī)模一般是：10MW-100MW；聚光方式：拋物面反射鏡；光熱轉(zhuǎn)換效率：70%；峰值效率：21%；年凈效率：12%～15%。總而言之，拋物面槽式聚光系統(tǒng)的效率越高，太陽能熱發(fā)電的整體效率就更高。槽式太陽能發(fā)電在發(fā)熱過程中具有以下幾個子系統(tǒng)：（1）輔助能源子系統(tǒng)——The auxiliary energy system；（2）發(fā)電子系統(tǒng)——Electronic system；（3）換熱子系統(tǒng)——Heattransfer system。我國的槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展技術較為先進，在我國的經(jīng)濟發(fā)展方面做出了比較大的貢獻，因此也是目前應用最為廣泛的一種太陽能。

2太陽能集熱場和燃煤機組集成方案分析

2.1常規(guī)燃煤機組熱力分析

以600MW汽輪機發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)為例，此機組有八級回熱抽汽，機組回熱加熱器的主要參數(shù)為：（1）過熱蒸汽出口參數(shù)；（2）初蒸汽參數(shù)；（3）再熱蒸汽進出口參數(shù)；（4）低壓缸片排汽參數(shù)；（5）省煤器進口參數(shù)；（6）鍋爐效率；（7）機電效率。通過熱力平衡方法能夠計算出汽輪機的加熱器進出口參數(shù)，通過矩陣法能夠綜合考慮到機組的漏氣狀況。

2.2太陽能與燃煤機組集成方式

太陽能與燃煤機進行混合，發(fā)電之后，一般采用的是直接蒸汽的加熱方式，通過備用的鍋爐來保證汽輪機的溫度。當太陽能和燃煤機組合而成，可以有效調(diào)整燃煤機的范圍，將溫度范圍調(diào)節(jié)好之后，能夠使用加熱抽氣方式，而不是全部用鍋爐方式。上述集成方式能夠有效節(jié)約煤炭資源，保護好環(huán)境。根據(jù)太陽能集熱場的不同集成對象，常規(guī)電站不同能夠被分為以下幾種類型：其一，利用太陽能集熱場來加熱水，從而達到減少煤電站熱量輸出和節(jié)約化石燃料的目的；其二，利用太陽能集熱裝置來加熱高壓空氣，從而取代部分燃燒能量，從而達到節(jié)約化石燃料的效果；其三，將太陽能集成到聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)之中。

3經(jīng)濟性評價指標

3.1凈現(xiàn)值

現(xiàn)階段來看，我國對于太陽能發(fā)電的經(jīng)濟性指標沒有統(tǒng)一的標準，主要有以下幾種指標：其一，凈現(xiàn)值；其二，平準化成本；其三，投資回收期。凈現(xiàn)值是一種按照凈現(xiàn)值大小來評價方案好壞的一種方法，凈現(xiàn)值大于零的話說明此方案可以繼續(xù)進行，凈現(xiàn)值小于零的話則說明此方案不能夠繼續(xù)進行。簡單來說，凈現(xiàn)值越大，實施此方案的經(jīng)濟性越大，投資的效益也就越高。在太陽能發(fā)電過程中，采用槽式太陽能發(fā)電的經(jīng)濟效益最高。相比起傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電站來說，槽式太陽能發(fā)電節(jié)約了大筆的資源，能夠起到更高的應用價值。但是，使用槽式太陽能來發(fā)電也需要注意維修，在日常維修中不夠注意的話，勢必會帶來后期的維修成本問題。

3.2投資回收期

在投資回收期過程中，需要注重考慮靜態(tài)投資，動態(tài)投資使用的比較少。

3.3平準化成本

研究太陽能集熱場與常規(guī)燃煤集成的不同方式，分析太陽能集熱場方案和常規(guī)的燃煤電廠的熱力性能指標分析得出：太陽能與燃煤機組集成后能夠在很大程度上降低標準煤耗率，提高資源的利用功率，保護好環(huán)境。由于太陽能熱量的系統(tǒng)效率最低，熱機效率和集熱效率乘積，耦合之后，能夠廣泛提高熱效率，對于燃煤發(fā)電廠來說是有益而無害的。太陽能鏡場主要由太陽能集熱器戰(zhàn)列組成，集熱器是太陽能鏡場的基本單元，從而形成一個集熱器回路。槽式拋物面集熱系統(tǒng)與燃煤聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)是系統(tǒng)效率最高的聯(lián)合方式，能夠廣泛提高太陽能電站的系統(tǒng)效率。根據(jù)太陽能的特別投資方式，選擇平準化成本作為其求解方式，能夠計算出不同集成方式的成本。研究結果顯示，太陽能集熱場與回熱器并聯(lián)時，能夠降低平準化成本。另外，太陽能發(fā)電方式已經(jīng)成為了全世界發(fā)熱最快的一種資源之一，相比起燃煤機發(fā)電方式，具有很大的應用優(yōu)勢和價值。

4結束語

為了能夠有效提高燃煤電廠的熱經(jīng)濟性或者降低資源消耗，引入太陽能集熱場來加熱燃煤機組進行給水處理。太陽能輔助燃煤發(fā)電模式一方面能夠提高原機組的熱力性能。另一方面還能夠降低對天氣的依賴性和太陽能的發(fā)電成本。綜上所述，結合我國能源配備的基本情況不難發(fā)現(xiàn)，我國能源互補發(fā)電不僅僅能夠降低太陽能技術的要求，還能夠有效彌補發(fā)電過程中的缺陷。對于單純的太陽能發(fā)電系統(tǒng)而言，太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)能夠降低占地面積，還能夠提高太陽能熱發(fā)電影響，削弱輻射強度變化。對于傳統(tǒng)的燃煤機組而言，太陽能輔助燃煤系統(tǒng)能夠改善環(huán)境污染，還能夠輔助燃煤系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)性能。