可再生能源的联合循环发电系统2017

讨论题,介绍一种利用可再生能源（太阳能、生物质能、风能等）实现联合循环发电系统，包括可再生能源与煤基结合的联合发电系统。主要内容包括：（1）整体系统流程（2）系统的特点（3）与化石能源相比，在技术可行性、经济性和环境性能方面有哪些优势和不足。,Thermalefficienciesofpowerconversionsystemsandapplications.CCGT,combinedcyclegasturbine.,-3-,2020/5/26,从资源角度？太阳能、生物质、风能、地热能从工质角度？蒸汽、燃气、有机工质、CO2从发电稳定性角度？可再生能源与化石能源互补系统,-4-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,太阳能热互补的朗肯循环系统,利用太阳能加热锅炉给水,机组装机容量为49MW，太阳能部分设计电力约1MW，电厂效率提高了2%5%（美国科罗拉多州(Colorado)）,化石能源-煤炭,-5-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,太阳能热互补的朗肯循环系统,随着太阳能集热器场流量热电效率先增后降，原因？,由该部分流量排挤抽气流量从而引起汽轮机通流部分流量变化,-6-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,燃气-蒸汽联合循环中太阳能热互补的可能方式？,-7-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,槽式太阳能热互补的联合循环发电系统,利用太阳能加热高压蒸汽300400,化石能源-天然气,（1）太阳能借助高效的联合循环，实现更高效的热转功;（2）联合循环电站避免了单纯的太阳能热发电站日常启停机。,加热高压蒸汽与低压蒸汽从热力性能来看有什么区别？,-8-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,太阳能热互补的布雷顿循环系统,利用太阳能加热压气机出口空气,化石能源-天然气,利用高聚光比的塔式/碟式聚光集热装置产生高温太阳能热，来预热压气机出口高压空气到800850，进入燃烧室再经过化石燃料加热到燃机入口温度，难点？（1）接收器的设计，需要耐高温和热冲击的材料；（2）高压空气压力损失较大,-9-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,太阳能热互补耦合的联合循环发电系统,预热燃气轮机循环中的高压空气;加热燃气透平排气后再注入余热锅炉;预热汽轮机底部循环给水;用于底部循环中低压蒸汽过热;用于底部循环中的高压蒸发器;直接产生蒸汽并入汽轮机底循环,-10-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,太阳能化学链反应互补的联合循环发电系统,太阳能为金属载氧体还原提供热量,太阳能聚光集热装置提供450550的热能给化学链燃烧中吸热的还原反应；热力循环中工质为高浓度的CO2和H2O气体,化石能源-天然气,-11-,2020/5/26,太阳能化石能互补的联合循环系统,太阳能重整-热化学互补的联合循环联产系统（甲醇制氢）,太阳能甲醇重整供热,太阳能中低温供热甲醇重整200300；高温的联合循环发电燃用制氢过程的副产气(弛放气)，化石能源节能率29%。,-12-,2020/5/26,多种可再生能源互补的联合循环系统,C）ORC余热发电,利用太阳能实现低温加热,发酵温度30-60,CH4燃气循环发电,有机介质为循环工质的朗肯循环,蒸发压力2.5MPa，冷凝温度30,C30-30kW,压比3.2,温度564-873,A）太阳能沼气发酵；,B)微燃机沼气发电；,排烟温度275,太阳能-生物质气化多联产系统,A）太阳能-生物质气化；B)甲醇合成；C）燃气-蒸汽联合循环发电,4.12万m2,49.37万m2,142.3万m2,516t/h,甲醇产量:41.56kg/s，生物质节省50%对外输出功率:505.14MW系统的总效率:48.5%,氢氧联合循环与风能耦合发电系统,风力发电,电解水制氢,氢氧联合循环发电,实现风力发电的储能作用实现无污染排放,系统的总效率：50%,氢氧联合循环与风能耦合发电系统,风力发电,电解水制氢,氢氧联合循环发电,实现风力发电的储能作用实现无污染排放,系统的总效率：55%,-16-,2020/5/26,SupercriticalCO2BraytonCycle发电,SupercriticalCO2热物理性质,比热与温度、压力和焓的关系：CO2比热随温度是先升高而后又下降,在某个温度下存在最大值给定压力下,比热达到最大值时所对应的温度为准临界温度,SupercriticalCO2热物理性质,SupercriticalCO2热物理性质,密度和热导率随温度和压力的变化,超临界CO2流体：高密度气体，接近液体；粘度小，扩散系数接近于气体,具有较好的流动性和传输特性；临界点附近，热物理性质变化剧烈。,;,-20-,2020/5/26,-21-,2020/5/26,CO2循环发电示意图,Pc=7.38MPaTc=31.1C,-22-,2020/5/26,超临界S-CO2,跨临界T-CO2,亚临界SN-CO2,系统循环热力性能,Ref：PardeepGarg,SupercriticalcarbondioxideBraytoncycleforconcentratedsolarpower,J.ofSupercriticalFluids76(2013)5460,SupercriticalCO2循环发电,S-CO2recompressingcyclelayout,SupercriticalCO2在发电中的应用,Ref:FundamentalsofSupercriticalCO2,JasonC.Wilkes,Ph.D.,ASMETurboExpo2014,S-CO2太阳能发电系统,S-CO2太阳能发电系统,S-CO2太阳能发电系统,S-CO2太阳能发电系统,【Ref：吴毅,基于超临界CO2布雷顿循环的塔式太阳能集热发电系统,西安交通大学学报，2016,50:108-113】,SupercriticalCO2(directOxy-NGcombustion),SupercriticalCO2IndirectOxy-coalCombustion,SupercriticalCO2NG/MCFC,【Ref：M.Mehrpooyaetal.Introducingandanalysisofahybridmolte