收稿日期：2022-10-11

通信作者：李 斌（1969—），男，博士、副教授，主要從事電站熱力系統(tǒng)性能分析及節(jié)能優(yōu)化方面的研究。libin@ncepu.edu.cn

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1524 文章編號(hào)：0254-0096（2024）02-0300-09

摘 要：為探索基于壓縮空氣儲(chǔ)能的“光火儲(chǔ)”一體化發(fā)電系統(tǒng)的季節(jié)適應(yīng)性，選取一年內(nèi)4個(gè)典型日分別代表春夏秋冬4個(gè)季節(jié)，研究季節(jié)特性對(duì)一體化發(fā)電系統(tǒng)5種運(yùn)行模式的影響。結(jié)果表明：季節(jié)變化時(shí)，一體化發(fā)電系統(tǒng)性能變化較大，其中模式2、3性能受季節(jié)變化影響最大，模式4不受季節(jié)影響但性能較差，模式5季節(jié)適應(yīng)性最好。此外，一體化發(fā)電系統(tǒng)可依據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件靈活選擇運(yùn)行模式，避免能源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；儲(chǔ)熱；壓縮空氣儲(chǔ)能；調(diào)峰性能；節(jié)能減排

中圖分類(lèi)號(hào)：TK519 """ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

中國(guó)作為當(dāng)今世界碳排放第一大國(guó)，正積極主動(dòng)倡導(dǎo)碳中和［1］。發(fā)電行業(yè)在其中起到舉足輕重的作用，如何從根本上轉(zhuǎn)變中國(guó)以火力發(fā)電為基礎(chǔ)的現(xiàn)狀，大力發(fā)展可再生能源是關(guān)鍵［2-3］。然而可再生能源的隨機(jī)性嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致大規(guī)模停電，增加儲(chǔ)能裝置已成為走出這一困境的最佳選擇［4-5］。在現(xiàn)有火電機(jī)組的基礎(chǔ)上，耦合可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能裝置，開(kāi)發(fā)新型發(fā)電系統(tǒng)可在一定程度上降低碳排放量，提升可再生能源消納，提高火電機(jī)組靈活性，從而助力中國(guó)順利實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

太陽(yáng)能與火電機(jī)組耦合是實(shí)施雙碳戰(zhàn)略的重要途徑之一。文獻(xiàn)［6］將太陽(yáng)能和350 MW燃煤機(jī)組耦合，發(fā)現(xiàn)隨著太陽(yáng)能熱量的輸入，蒸汽流量增加，凈發(fā)電量提高。文獻(xiàn)［7］將600 MW燃煤電廠與槽式和塔式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)加以耦合，標(biāo)準(zhǔn)煤耗率降低13.2 g/kWh，系統(tǒng)效率達(dá)到42.8%。文獻(xiàn)［8］研究發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保性能均有顯著提高，其中電廠效率提高7.38%，每年節(jié)煤量達(dá)204214 t、二氧化碳減排量為258031 t。但受限于太陽(yáng)能的周期波動(dòng)性和隨機(jī)性，熱量無(wú)法持續(xù)輸入火電機(jī)組，太陽(yáng)能系統(tǒng)和火電機(jī)組的連接管路頻繁啟停造成損耗，系統(tǒng)壽命降低，影響機(jī)組運(yùn)行安全。因此，有學(xué)者提出帶儲(chǔ)熱的太陽(yáng)能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)。王惠杰等［9］將塔式太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)加入熔鹽儲(chǔ)熱裝置，再與火電機(jī)組耦合，研究結(jié)果表明：在85%熱耗率驗(yàn)收（turbine heat acceptance，THA）工況下，加入儲(chǔ)熱裝置后的發(fā)電系統(tǒng)可消納更多的太陽(yáng)能，降低煤耗率。此外，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)約33%。文獻(xiàn)［10］通過(guò)引入太陽(yáng)能儲(chǔ)熱裝置，降低了太陽(yáng)能隨機(jī)性對(duì)太陽(yáng)能輔助燃煤發(fā)電機(jī)組的影響，并通過(guò)熱力系統(tǒng)模擬得出最佳耦合方案，結(jié)果顯示引入儲(chǔ)熱裝置后機(jī)組煤耗顯著降低。

上述研究表明，太陽(yáng)能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)在提高可再生能源利用率的同時(shí)，太陽(yáng)能熱量的輸入還會(huì)使燃煤機(jī)組效率提高，煤耗率降低，發(fā)電量提高，碳排放量降低。加入儲(chǔ)熱裝置后可避免機(jī)組頻繁啟停，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行?？紤]到目前火電機(jī)組面臨深度調(diào)峰的問(wèn)題，文獻(xiàn)［11-12］又提出基于壓縮空氣儲(chǔ)能的“光火儲(chǔ)”一體化發(fā)電系統(tǒng)，采用10 MW級(jí)先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能（advanced adiabatic compressed air energy storage，AA-CAES）與帶儲(chǔ)熱的燃煤發(fā)電系統(tǒng)耦合，將儲(chǔ)能階段釋放的壓縮熱輸送至火電機(jī)組，并在釋能階段從火電機(jī)組抽取部分蒸汽加熱高壓空氣，省去了儲(chǔ)熱罐和儲(chǔ)冷罐［13］，可在保證可再生能源利用率的基礎(chǔ)上，提高火電機(jī)組的運(yùn)行靈活性。

本文利用Ebsilon軟件進(jìn)行熱力系統(tǒng)建模，探索“光火儲(chǔ)”一體化發(fā)電系統(tǒng)的季節(jié)適應(yīng)性。由于不同季節(jié)基本特性不同，分別選取某地一年內(nèi)4個(gè)典型日（春分日、夏至日、秋分日和冬至日）對(duì)一體化發(fā)電系統(tǒng)在THA工況下的5種運(yùn)行模式進(jìn)行熱力性能、調(diào)峰性能和減排性能分析。最后，分析5種運(yùn)行模式下一體化發(fā)電系統(tǒng)日均及年度性能，并計(jì)算其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

1 系統(tǒng)建模及運(yùn)行模式

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模

“光火儲(chǔ)”一體化發(fā)電系統(tǒng)由火電機(jī)組、壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、帶儲(chǔ)熱的槽式太陽(yáng)能熱系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。各系統(tǒng)通過(guò)管道進(jìn)行連接，在管道上設(shè)有控制閥，用于各子系統(tǒng)相互耦合與解耦，保證火電機(jī)組最大程度利用太陽(yáng)能資源，同時(shí)充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)，使一體化發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)行?；痣姍C(jī)組為350 MW亞臨界供熱機(jī)組，鍋爐為一次再熱汽包爐，汽輪機(jī)組采用三缸四排汽、中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)，回?zé)嵯到y(tǒng)為八級(jí)抽汽回?zé)帷?/p>

為驗(yàn)證Ebsilon模型計(jì)算的精度，以火電機(jī)組非采暖季THA工況的運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用Ebsilon軟件搭建模型，主要設(shè)計(jì)參數(shù)按原則性熱力系統(tǒng)圖設(shè)置，主要參數(shù)的模擬結(jié)果與設(shè)計(jì)值見(jiàn)表1，可見(jiàn)計(jì)算模擬結(jié)果誤差均小于1%，在工程允許誤差范圍內(nèi)。

帶儲(chǔ)熱的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，由槽式太陽(yáng)能集熱器、油泵、熱罐、冷罐、油水換熱器及設(shè)備之間的管道閥門(mén)組成，傳熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油。帶儲(chǔ)熱的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與火電機(jī)組的耦合通過(guò)開(kāi)啟閥VA6和VA7實(shí)現(xiàn)。由火電機(jī)組給水泵出口引出的部分給水進(jìn)入油水換熱器吸熱，加熱后送至1號(hào)高壓加熱器出口。開(kāi)啟閥VA1和VA2可將太陽(yáng)能集熱場(chǎng)的熱量通過(guò)油水換熱器傳遞給火電機(jī)組，開(kāi)啟閥VA3可將部分導(dǎo)熱油流入熱罐進(jìn)行儲(chǔ)熱，釋熱時(shí)開(kāi)啟閥VA4，熱罐中存儲(chǔ)的導(dǎo)熱油流入油水換熱器加熱火電機(jī)組給水。

輸入的太陽(yáng)能熱量[Qsolar]為：

[Qsolar=QDNIAnetKoptoKiaβsβnβspβcA]"" （1）

式中：[Qsolar]——太陽(yáng)能集熱器吸收的輻射熱能，kJ/s；[QDNI]——太陽(yáng)直接輻照度，W/m2；[Anet]——總網(wǎng)孔面積，m2；[Kopto]——最大光學(xué)效率；[Kia]——入射角校正系數(shù)；[βs]——調(diào)整陰影模型系數(shù)；[βn]——終端損失系數(shù)；[βsp]——風(fēng)力系數(shù)；[βc]——鏡面清潔系數(shù)；A——場(chǎng)地可用性。

集熱器所吸收的可用輻射熱能[Qeff]為：

[Qeff=QsolarRfo-Qloss-Qpipe]"""" （2）

式中：[Qeff]——太陽(yáng)能集熱器所吸收的可用輻射熱能，kJ/s；[Rfo]——焦點(diǎn)值，設(shè)為1；[Qloss]——損失熱量，kJ/s；[Qpipe]——管道熱損失，kJ/s。

油水換熱器模型可由式（3）確定：

[Φ=qm1c1（t1″-t1′）=qm2c2（t2′-t2″）]" （3）

式中：[Φ]——油水換熱器換熱量，kJ/s；[qm1]——引入換熱器的引水量，kg/s；[c1]——水的比熱容，kJ/（kg·℃）；[t1″]——換熱后水溫，℃；[t1′]——換熱前水溫，℃；[qm2]——引入換熱器的導(dǎo)熱油量，kg/s；[c2]——導(dǎo)熱油比熱容，kJ/（kg·℃）；[t2′]——換熱前導(dǎo)熱油溫，℃；[t2″]——換熱后導(dǎo)熱油溫，℃。

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、熱交換器和儲(chǔ)氣罐組成。儲(chǔ)能時(shí)，開(kāi)啟閥VB1、VB2，從火電機(jī)組凝結(jié)水泵后引出部分凝結(jié)水吸收壓縮熱，升溫后送至火電機(jī)組的除氧器入口。釋能時(shí)，開(kāi)啟閥VA5、VB3，吸收太陽(yáng)能熱罐中的熱量，將空氣加熱至高溫高壓，送至膨脹機(jī)做功。為簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型，假設(shè)：

1）空氣設(shè)定為干空氣，主要成分為N2（體積分?jǐn)?shù)占75.53%）和O2（體積分?jǐn)?shù)占23.14%）；

2）忽略設(shè)備和管道的壓損及部分散熱；

3）系統(tǒng)始終在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行；

4）壓縮機(jī)、膨脹機(jī)的等熵效率均取固定值0.88；

5）環(huán)境溫度和壓力設(shè)置為室溫25 ℃、大氣壓力101.325 kPa。

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2，儲(chǔ)氣罐設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表3。

1.2 系統(tǒng)運(yùn)行模式

一體化發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸出的功率為火電機(jī)組與壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電功率之和。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，火電機(jī)組與壓縮空氣儲(chǔ)能共同承擔(dān)電網(wǎng)的負(fù)荷需求。一體化發(fā)電系統(tǒng)可隨電網(wǎng)負(fù)荷需求的變化并結(jié)合火電機(jī)組的實(shí)際情況、太陽(yáng)直接輻照度和CAES系統(tǒng)所處的狀態(tài)，切換一體化發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式以滿(mǎn)足電網(wǎng)負(fù)荷的需求，表4給出了一體化發(fā)電系統(tǒng)的5種典型運(yùn)行模式。

1.3 系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)

分析“光火儲(chǔ)”一體化發(fā)電系統(tǒng)的熱力性能、調(diào)峰性能和減排性能，評(píng)價(jià)指標(biāo)如下文所述。

1.3.1 熱耗率

一體化發(fā)電系統(tǒng)輸入電網(wǎng)的電量是由火電機(jī)組和壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)共同承擔(dān)的，因此系統(tǒng)的輸出功率為：

[Psys=Pcfpp-Pcaes，ch+Pcaes，dis]" （4）

式中：[Psys]—— 一體化發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，MW；[Pcfpp]——火電機(jī)組產(chǎn)生的功率，MW；[Pcaes，ch]——壓縮空氣儲(chǔ)能階段所消耗的功率，MW；[Pcaes，dis]——壓縮空氣釋能階段 所發(fā)出的功率，MW。

熱耗率為每發(fā)出1 kWh電量時(shí)系統(tǒng)消耗的熱量，定義為：

[qsp=QsysPsys]""""" （5）

式中：[qsp]——熱耗率，kJ/kWh；[Qsys]—— 一體化發(fā)電系統(tǒng)消耗的燃料熱量，kJ。

日均熱耗率為一日內(nèi)每發(fā)出1 kWh電量時(shí)所消耗的平均熱量，定義為：

[qd=n=124Qsysn=124Psys]"" （6）

式中：[qd]——日均熱耗率，kJ/kWh。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)煤耗率

標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為火電廠每發(fā)出1 kWh電量所耗用的標(biāo)準(zhǔn)煤量，定義為：

[bsp=BsysPsys]""""" （7）

式中：[bsp]——標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，g/kWh；[Bsys]—— 一體化發(fā)電系統(tǒng)消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量，t。

日均標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為一日內(nèi)系統(tǒng)每發(fā)出1 kWh電量所消耗的平均標(biāo)準(zhǔn)煤量，定義為：

[bd=n=124BsysPsys/24] （8）

式中：[bd]——日均標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，g/kWh。

1.3.3 調(diào)峰容量

調(diào)峰容量是評(píng)估系統(tǒng)靈活性的重要指標(biāo)，定義為：

[ΔP=Psys-Pcfpp]" （9）

式中：[ΔP]——可用調(diào)峰出力，MW。

1.3.4 CO2減排量

從環(huán)保效益出發(fā)，需評(píng)估CO2減排量，定義為：

[ECO2=VCO2ρCO2ΔBsys]"""""" （10）

式中：[ECO2]——二氧化碳減排量，t；[VCO2]——每kg燃料碳完全燃燒后生成CO2的體積，m3/kg；[ρCO2]——CO2密度，kg/m3；[ΔBsys]——節(jié)煤量，t。

1.3.5 季節(jié)波動(dòng)率

季節(jié)波動(dòng)率用來(lái)顯示系統(tǒng)各運(yùn)行模式的性能隨季節(jié)更替而發(fā)生變化的情況，波動(dòng)率越大表示系統(tǒng)受季節(jié)的影響越嚴(yán)重，定義為：

[ε=min（Ni-N）min（Ni+1-N）]"""""" （11）

式中：[ε]——季節(jié)波動(dòng)率；[Ni]——各季節(jié)熱力性能參數(shù)（熱耗、煤耗），[i=3，][6，][9，]12；[N]——對(duì)應(yīng)熱力性能參數(shù)基準(zhǔn)值。

2 不同季節(jié)下系統(tǒng)性能分析

2.1 不同季節(jié)基本特性

分別選取某地一年內(nèi)4個(gè)節(jié)氣作為四季典型日，即春分（3月21日）、夏至（6月21日）、秋分（9月23日）和冬至（12月22日），圖2為4個(gè)典型日內(nèi)太陽(yáng)直接輻射（direct normal irradiance，DNI）和可用輻射熱能的變化曲線(xiàn)。

由圖2a所示，該年DNI最高點(diǎn)在正午12：00，夏至日光照條件最佳，春分日與秋分日次之，而冬至日氣象條件較差。由圖2b所示，集熱器所吸收的有用能在6月份的最高點(diǎn)出現(xiàn)在12：00，而3、9、12月份的最高點(diǎn)并不在12：00。由于季節(jié)不同，太陽(yáng)能方位角發(fā)生變化，影響集熱器性能，因此在DNI達(dá)到最高的時(shí)刻，可用輻射熱功率出現(xiàn)下凹趨勢(shì)。

模式3和模式5的具體運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表5、表6。6月份太陽(yáng)能系統(tǒng)的儲(chǔ)熱量和儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)最高，因此系統(tǒng)夜間釋熱量最高。模式5在12月份時(shí)，太陽(yáng)能輸入僅能供給壓縮空氣釋能所需熱量，因此需將太陽(yáng)能熱量全部?jī)?chǔ)存到罐中。

2.2 逐時(shí)性能分析

2.2.1 熱力性能分析

不同季節(jié)下一體化發(fā)電系統(tǒng)的熱力性能變化曲線(xiàn)如圖3

所示。未開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的模式2、3熱耗和煤耗日變化趨勢(shì)相似，系統(tǒng)熱力性能與集熱器所吸收的有用能趨勢(shì)呈負(fù)相關(guān)，即在可用輻射熱能最大時(shí)，熱耗、煤耗均出現(xiàn)最小值。在開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的模式4、5中，對(duì)熱耗率、標(biāo)準(zhǔn)煤耗率產(chǎn)生影響的除太陽(yáng)能輸入外，還有儲(chǔ)能系統(tǒng)不同階段輸出、輸入的熱量和電量。

未開(kāi)啟太陽(yáng)能系統(tǒng)的模式1、4不受季節(jié)影響，而模式2、3、5隨季節(jié)的推移熱耗、煤耗最小值均先降低再升高，在6月份數(shù)值達(dá)到最低，熱力性能最優(yōu)，12月份性能最差。

圖4為以模式1熱力性能參數(shù)為基準(zhǔn)值計(jì)算得到的模式2、3、5的季節(jié)波動(dòng)特性。

模式2、3的季節(jié)波動(dòng)率基本一致，其中12月份波動(dòng)率達(dá)到最大，分別為-111.96%和-112.24%，這是由于在未開(kāi)啟儲(chǔ)能的運(yùn)行模式下，可用輻射熱能越高，輸入火電機(jī)組的熱量越多，冬季光照DNI大幅降低，因此系統(tǒng)性能所受影響最大。而模式5相比模式2、3波動(dòng)率大幅降低，波動(dòng)率最大值僅為-24.59%。這是由于在開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行模式下，壓縮熱的大量輸入抵消了部分季節(jié)變化帶來(lái)的可用輻射熱能的差異，因此模式5在季節(jié)變化時(shí)性能仍比較穩(wěn)定。上述分析可得：一體化發(fā)電系統(tǒng)模式2、3的熱力性能受季節(jié)影響較大，模式5相對(duì)穩(wěn)定，證明開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)后可緩解太陽(yáng)能熱量輸入隨季節(jié)變化對(duì)一體化發(fā)電系統(tǒng)的沖擊。

2.2.2 調(diào)峰性能分析

不同運(yùn)行模式下一體化發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)峰性能曲線(xiàn)如圖5所示。模式4未開(kāi)啟太陽(yáng)能系統(tǒng)，調(diào)峰能力僅取決于壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行情況，基本不受季節(jié)影響；而模式2、3、5在太陽(yáng)能資源優(yōu)越的6月份系統(tǒng)可用調(diào)峰出力達(dá)到最大，3月份和9月份略低于6月份，12月份最低。

未開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的模式2、3的可用調(diào)峰出力與可用輻射熱能的趨勢(shì)相同。日間模式2的可用調(diào)峰出力大于模式3；而夜間模式3開(kāi)啟釋熱后，可用調(diào)峰出力略大于模式2。從季節(jié)變化上來(lái)看，模式2、3的可用調(diào)峰出力均呈先增大后減小的趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在6月份的12：00，最大向上可用調(diào)峰出力分別為6.29、4.75 MW，最小值出現(xiàn)在12月份的09：00和15：00，分別為2.45、1.84 MW，相比6月份最大可用調(diào)峰出力降低約61%。

5種運(yùn)行模式中僅有模式4和模式5具有向下調(diào)峰能力，可用調(diào)峰出力為9.28 MW。模式5在12月份的發(fā)電功率與模式4相似，這是由于太陽(yáng)能熱量?jī)H能滿(mǎn)足壓縮空氣儲(chǔ)能；而在釋能階段模式5的發(fā)電功率大于模式4，由于模式5利用太陽(yáng)能熱量取代了用于加熱高壓空氣的火電機(jī)組蒸汽，從而避免了火電機(jī)組的能量損失。

在任何季節(jié)下模式5的可用調(diào)峰出力均最大，3、6、9、12月份最大向上可用調(diào)峰出力分別為12.68、13.80、12.61、10.08 MW。相較于6月份，12月份的最大可用調(diào)峰出力降低了27.53%。與模式2、3相比，模式5的可用調(diào)峰出力季節(jié)波動(dòng)率大幅降低，證明開(kāi)啟儲(chǔ)能后，可降低太陽(yáng)能隨機(jī)性對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰性能的影響。

2.2.3 減排性能分析

若在夜間采取定功率運(yùn)行，將所有熱量輸入火電機(jī)組，可降低機(jī)組燃煤量。未開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)和太陽(yáng)能儲(chǔ)熱部分的模式2在夜間無(wú)外部熱量輸入，無(wú)節(jié)煤量；模式3夜間釋放儲(chǔ)熱罐熱量，受可用輻照度影響，不同季節(jié)儲(chǔ)熱罐內(nèi)儲(chǔ)熱量不同，在夜間釋熱量也不同，6月份釋熱量最大，節(jié)煤效果最好；模式4夜間僅有壓縮空氣儲(chǔ)能側(cè)壓縮熱量輸入，不受季節(jié)影響；而模式5在利用壓縮熱的基礎(chǔ)上還有儲(chǔ)熱罐儲(chǔ)存的熱量，節(jié)煤效果最優(yōu)。

一體化發(fā)電系統(tǒng)CO2減排量隨季節(jié)的變化曲線(xiàn)如圖6所示。模式2、4夜間節(jié)能減排特性不受季節(jié)影響。模式3、5火電機(jī)組6月份CO2減排量最大，分別為1.10、3.06 t；12月份最低，分別為0.16、2.35 t。模式5的CO2減排量季節(jié)波動(dòng)率最大值為23.20%，較模式3減小62.25%，證明開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可降低季節(jié)特性對(duì)減排性能的影響。

3 日平均及全年系統(tǒng)性能分析

圖7為一體化發(fā)電系統(tǒng)5種運(yùn)行模式在不同季節(jié)下的日均熱力性能與減排性能對(duì)比。從不同運(yùn)行模式看，模式1、模式4無(wú)太陽(yáng)熱量輸入，不隨季節(jié)產(chǎn)生變化；模式2、3、5的平均熱耗率及平均煤耗呈先降低后升高的趨勢(shì)。且在任何季節(jié)下，模式2、3的熱耗率及煤耗均低于模式1；模式5在6月份低于模式1，在3月份和9月份與之相近，在12月份高于模式1。從不同季節(jié)來(lái)看，不同季節(jié)下模式2各項(xiàng)性能波動(dòng)率最大，模式3次之，模式5最小，即模式5受季節(jié)影響最小，最穩(wěn)定。

表7為一體化發(fā)電系統(tǒng)各運(yùn)行模式下的年平均性能。從熱力性能看，模式2、3均優(yōu)于模式1，而開(kāi)啟儲(chǔ)能的模式4、5，熱力性能稍差；從減排性能看，模式5節(jié)煤量和CO2減排量最高；從調(diào)峰性能看，模式5調(diào)峰能力最強(qiáng)，且同時(shí)具有向上、向下調(diào)峰能力。

4 結(jié) 論

以某地4個(gè)節(jié)氣為典型日，對(duì)一體化發(fā)電系統(tǒng)5種運(yùn)行模式在不同季節(jié)的各項(xiàng)性能進(jìn)行分析，得到如下主要結(jié)論：

1）在春、夏、秋、冬四季中分別選取典型日，一體化發(fā)電系統(tǒng)在不同季節(jié)的性能變化較大，在6月份性能最優(yōu)，12月份性能最差。

2）季節(jié)變化對(duì)模式2和模式3的熱力性能、調(diào)峰性能和節(jié)能減排影響較大，而模式5相對(duì)穩(wěn)定，證明開(kāi)啟壓縮空氣儲(chǔ)能可有效降低太陽(yáng)能隨季節(jié)變化對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)性能的影響。

3）模式5始終具有最大向上調(diào)峰容量，還兼具向下調(diào)峰能力，調(diào)峰性能優(yōu)于其他運(yùn)行方式。

4）從日均熱力性能來(lái)看，模式2和模式3優(yōu)于模式5，但模式5的日均節(jié)能減排性能最優(yōu)且調(diào)峰能力最強(qiáng)。

本文研究結(jié)果表明：季節(jié)變化對(duì)一體化發(fā)電系統(tǒng)性能存在較大影響，其中模式2、3受影響最大，模式4不受季節(jié)影響但整體性能不如模式5。綜上，模式5的季節(jié)適應(yīng)性最優(yōu)。另外，“光火儲(chǔ)”一體化發(fā)電系統(tǒng)可依據(jù)季節(jié)、天氣等因素靈活選擇運(yùn)行模式，避免能源浪費(fèi)。

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SEASONAL ADAPTABILITY ANALYSIS OF INTEGRATED POWER GENERATION SYSTEM OF“PHOTOVOLTAIC THERMAL STORAGE”

Zhang Jinhong，Yang Jianmeng，Li Bin，F(xiàn)eng Tianyi，Wang Yumeng

（School of Energy Power and Mechanical Engineering， North China Electric Power University， Baoding 071003， China）

Abstract：In order to explore the seasonal adaptability of the integrated power generation system of “photovoltaic thermal storage” based on compressed air energy storage， four typical days in a year are selected to represent four seasons of spring， summer， autumn and winter， the influence of seasonal characteristics on the five operating modes of the integrated power generation system are studied. The results show that the performance of the integrated power generation system changes greatly when the season changes. Among them， the performance of mode 2 and mode 3 is most affected by seasonal changes， mode 4 is not affected by the season but the performance is poor， and mode 5 has the best seasonal adaptability. In addition， the integrated power generation system can flexibly select the operation mode according to the actual operating conditions to improve the system efficiency.

Keywords：solar energy； heat storage； compressed air energy storage； peak shaving performance； conserve energy and reduce emissions