CN110298600B - 太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法 - Google Patents

太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法 Download PDF

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CN110298600B CN201910601899.5A CN201910601899A CN110298600B CN 110298600 B CN110298600 B CN 110298600B CN 201910601899 A CN201910601899 A CN 201910601899A CN 110298600 B CN110298600 B CN 110298600B
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Abstract

本发明公开了太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法，步骤1：设置汽轮机系统的抽汽级数为N级，且N为正整数，将汽轮机系统分为N+1级汽轮机子系统，N+1级汽轮机子系统内的通流量相等，将回热系统分为N级回热子系统，N级回热子系统分别对应N级给水加热器。步骤2：确定太阳能集热场、燃煤机组和油水换热器的集成方案，根据太阳能集热场和燃煤机组的设计工况数据与设计运行数据，确定N级给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式，并根据N级给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式计算N级抽汽中每一级抽汽量的流量，然后根据N级抽汽中每一级抽汽量的流量计算N+1级汽轮机子系统的功率输出。

Description

太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法
技术领域
本发明涉及新能源与燃煤的多能源综合利用系统技术领域，具体涉及太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法。
背景技术
能源是社会进步和经济发展的支柱，是人类从事生产活动的原动力。近年来，随着人口数量的增加和GDP需求的提升，世界能源的消耗水平也逐年攀升。近几年来，随着工业化生产水平的提升，我国的装机容量与年发电量逐年增加。其中，较其他能源，火电机组的发电量依然占有绝对高的比例，并具有效率高、稳定性好等优点。但是，过量使用化石能源已经导致了严重的环境与气候问题。太阳能是一种清洁、低廉、可持续供应的可再生能源。然而，由于太阳能的不稳定性、间歇性等缺点，单纯的太阳能热发电系统光电转化效率低而发电成本却很高。为了进一步提高能源的利用效率并扩大可再生能源的使用份额，将可再生能源引入火电机组进行联合发电，则可以借助于火电机组稳定性的优点，实现可再生能源的稳定输出，同时也可以达到扩大可再生能源发电份额的目的，进一步降低现役或新建机组的供电煤耗，而太阳能就是非常好的候选能源。将太阳能热与燃煤机组进行联合发电，可借助火电厂稳定性的特点，有效地减少太阳能不稳定性对整个发电系统带来的波动影响，免去大规模储热系统带来的成本增加，同时与火电厂共用汽轮机、锅炉等发电设备，可以进一步提高太阳能的热利用效率，这就是太阳能辅助燃煤互补发电系统。
太阳能辅助燃煤互补发电系统将太阳能集热场所收集的太阳能用于加热给水，从而取代部分抽汽，被取代的抽汽将继续在汽轮机中做功，从而实现节煤或者多发电的效果。在这一过程中，太阳能先在集热场中由光能转化为太阳能热，然后将太阳能热通过油水换热器传递到燃煤机组并与燃煤一同加热给水，最后通过工质做功，实现热能到电的转化。
然而，太阳能辅助燃煤互补发电系统是一个多能量输入系统，燃煤和太阳能分别以热作为中间媒介向燃煤机组提供能量，两者的能量数量与能量品味差异很大，因此，太阳能辅助燃煤互补发电系统的发电总量中，区分太阳能发电量与燃煤发电量是目前遇到的重要难题，太阳能发电量无法估算清楚，就无法为太阳能辅助燃煤互补发电系统的补贴方案的制定提供参考依据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：本发明提出太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法，所述太阳能辅助燃煤互补发电系统包括燃煤机组、太阳能集热场和油水换热器，所述燃煤机组包括汽轮机系统、锅炉系统、回热系统、凝汽器系统和汽室；所述汽轮机系统包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸，所述汽轮机高压缸具有N1级高压缸子系统，所述汽轮机中压缸具有N2级中压缸子系统，所述汽轮机低压缸具有N3级低压缸子系统；所述锅炉系统包括锅炉过热子系统和锅炉再热子系统；所述回热系统包括多级回热子系统，每级回热子系统对应一级给水加热器；给水是指经过所述凝汽器系统冷凝后的凝结水，给水经过多级所述给水加热器加热后进入所述锅炉过热子系统，疏水是指抽汽经过多级所述给水加热器放热后形成的凝结水；从所述凝汽器系统而来的给水依次被最后一级给水加热器至第一级给水加热器加热到达所述锅炉系统，其中，最靠近所述凝汽器系统的给水加热器为最后一级给水加热器，最远离所述凝汽器系统的给水加热器为第一级给水加热器，所述锅炉系统将给水加热为高温高压的过热蒸汽，并进入所述汽轮机高压缸做功，所述汽轮机高压缸中的第一部分抽汽被分级抽取，分别进入第一级给水加热器和第二级给水加热器中加热，所述汽轮机高压缸中的第二部分抽汽用作所述汽轮机高压缸的轴封抽汽，防止所述汽轮机系统内蒸汽的外泄或外部空气的漏入，并给最后一级给水加热器加热，所述汽轮机高压缸中的第三部分抽汽以排汽的形式进入所述锅炉再热子系统再热后形成再热蒸汽，然后进入所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸做功，做功后的第一部分抽汽被分级抽取分别进入第三级给水加热器至最后一级给水加热器中加热给水，做功后的第二部分抽汽用作所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸的轴封抽汽，其排汽作用于最后一级给水加热器中加热，做功后的第三部分抽汽以乏汽的形式进入所述凝汽器系统冷却；所述汽室的作用是调节所述汽轮机系统的进汽流量，所述汽室具有两股抽汽，所述两股抽汽分别为抽汽A和抽汽B，所述抽汽A和所述抽汽B分别作用于多级所述给水加热器的其中两个上；
所述太阳能集热场由集热场传热介质和多个聚光槽式集热器连接而成，所述多个聚光槽式集热器将所述集热场传热介质由低温加热到高温；所述太阳能集热场中还设置有储热系统和油盐换热器，所述储热系统包括热罐和冷罐，当太阳能辐照过强时，所述集热场传热介质通过所述油盐换热器将一部分热量传给所述热罐中的熔融盐并储存于其中，当太阳能辐照不足时，所述热罐中的熔融盐通过所述油盐换热器加热部分所述集热场传热介质，冷却后的所述热罐中的熔融盐转移至所述冷罐中；
本发明的太阳能发电量评估方法包括以下步骤：
步骤1：设置所述汽轮机系统的抽汽级数为N级，且所述N为正整数，将所述汽轮机系统分为N+1级汽轮机子系统，即N1+N2+N3＝N+1，其中，前N级汽轮机子系统用于抽汽，最后一级汽轮机子系统用于排汽，所述N+1级汽轮机子系统内的通流量相等，将所述回热系统分为N级回热子系统，所述N级回热子系统分别对应N级给水加热器；
步骤2：确定所述太阳能集热场、所述燃煤机组和所述油水换热器的集成方案，根据所述太阳能集热场和所述燃煤机组的设计工况数据与设计运行数据，确定N级所述给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式，并根据N级所述给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式计算N级抽汽中每一级抽汽量的流量，然后根据N级抽汽中每一级抽汽量的流量计算N+1级所述汽轮机子系统的功率输出；
步骤3：确定所述汽轮机系统的
Figure BDA0002119481110000031
平衡并联矩阵关系式，根据所述汽轮机系统的
Figure BDA0002119481110000032
平衡并联矩阵关系式算出所述N级回热子系统的
Figure BDA0002119481110000033
损值；
步骤4：厘清所述回热子系统内输入
Figure BDA0002119481110000034
流中的
Figure BDA0002119481110000035
释放流与
Figure BDA0002119481110000036
接受流，并统计所述N级回热子系统内所有
Figure BDA0002119481110000037
释放流的
Figure BDA0002119481110000038
之和，根据所述N级回热子系统的
Figure BDA0002119481110000039
损值和
Figure BDA00021194811100000310
释放流计算所述N级回热子系统的
Figure BDA00021194811100000311
损系数；
步骤5：根据所述N级回热子系统的
Figure BDA00021194811100000312
损系数确定所述汽轮机系统的太阳能
Figure BDA00021194811100000313
平衡并联矩阵关系式，得到所述N级回热子系统中各
Figure BDA00021194811100000314
流的太阳能
Figure BDA00021194811100000315
份额；
步骤6：根据N+1级所述汽轮机子系统的功率输出计算所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和，根据所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和和所述N级回热子系统中各
Figure BDA00021194811100000316
流的太阳能
Figure BDA00021194811100000317
份额计算各所述汽轮机子系统的太阳能
Figure BDA00021194811100000318
输出之和，即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能功率输出之和，该数乘发电机效率再乘机械效率所得到的数即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量。
较佳地，在所述步骤1中，设定所述N为8，即所述回热系统包括8级回热子系统，所述8级回热子系统分别对应8级给水加热器，且所述8级给水加热器分别为3级高压加热器、1级除氧器和4级低压加热器，所述3级高压加热器分别为第一级给水加热器、第二级给水加热器和第三级给水加热器，所述除氧器为第四级给水加热器，所述4级低压加热器为第五级给水加热器至第八级给水加热器；所述汽轮机系统共有8级抽汽，分为9个所述汽轮机子系统，所述N1为2，所述N2为2，所述N3为5，所述汽轮机高压缸中具有第一级汽轮机子系统和第二级汽轮机子系统，所述汽轮机中压缸中具有第三级汽轮机子系统和第四级汽轮机子系统，所述汽轮机低压缸中具有第五级汽轮机子系统至第九级汽轮机子系统，所述抽汽A作用于第三级给水加热器上，所述抽汽B作用于第八级给水加热器上；从所述凝汽器系统而来的给水通过所述回热系统被所述8级给水加热器加热到达所述锅炉系统，所述锅炉系统将给水加热为高温高压蒸汽进入所述汽轮机高压缸做功，所述汽轮机高压缸中的第一部分抽汽被分级抽取，分别进入第一级给水加热器和第二级给水加热器中加热，所述汽轮机高压缸中的第二部分抽汽用作所述汽轮机高压缸的轴封抽汽，防止所述汽轮机系统内蒸汽的外泄或外部空气的漏入，并给第八级给水加热器加热，所述汽轮机高压缸中的第三部分抽汽以排汽的形式进入所述锅炉再热子系统再热后形成再热蒸汽，并进入所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸做功，做功后的第一部分抽汽被分级抽取分别进入第三级给水加热器至第八级给水加热器中加热给水，做功后的第二部分抽汽用作所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸的轴封抽汽，其排汽作用于第八级给水加热器中加热，做功后的第三部分抽汽以乏汽的形式进入所述凝汽器系统冷却；所述抽汽A作用于第三级给水加热器上，所述抽汽B作用于第八级给水加热器上。
进一步地，在所述步骤2中，所述太阳能集热场与油水换热器连接，所述油水换热器与所述8级给水加热器的其中一个连接，被所述太阳能集热场加热的所述集热场传热介质通过所述油水换热器释放热量，将所述油水换热器连接的给水加热器出口的给水引入所述油水换热器吸收热量，然后被所述油水换热器加热的给水被后续级给水加热器继续加热；
所述8级回热子系统的能量平衡并联矩阵关系式为式(1)：
Figure BDA0002119481110000041
Figure BDA0002119481110000042
为所述凝汽器系统的给水流量；
Figure BDA0002119481110000043
为单位质量给水和疏水放热量的能量矩阵，其中，qi表示抽汽在第i级给水加热器的放热，γi表示疏水在第i级给水加热器的放热量，πi表示给水在第i级给水加热器的吸热量，i表示不大于9的正整数；
Figure BDA0002119481110000044
为所述汽轮机系统的抽汽量向量，其中，
Figure BDA0002119481110000045
表示第i级抽汽的抽气量；
Figure BDA0002119481110000051
为汽室抽汽在各级所述给水加热器的放热量矩阵，其中，qA表示抽汽A的放热量，qB表示抽汽B的放热量，γ4表示疏水在第四级给水加热器的放热量，
Figure BDA0002119481110000052
表示抽汽A的抽气量，
Figure BDA0002119481110000053
表示抽汽B的抽气量；
Figure BDA0002119481110000054
为汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的放热量矩阵，
Figure BDA0002119481110000055
和
Figure BDA0002119481110000056
分别表示汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸的轴封抽气量，qsg1、qsg2和qsg3分别表示汽轮机高压缸轴封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在所述8级给水加热器中的放热量；
Figure BDA0002119481110000057
为太阳能在各级所述给水加热器中的放热量矩阵，其中，
Figure BDA0002119481110000058
表示给水被第(i+1)级给水加热器加热后且在被第i级给水加热器加热前吸收的来自油水换热器的放热量；
Π＝[π1 π2 π3 π4 π5 π6 π7 π8]T为给水的得热量矩阵，πi表示给水在第i级给水加热器的吸热量；
根据式(1)算出所述汽轮机系统的各级抽汽量，即
Figure BDA0002119481110000059
计算9级所述汽轮机子系统的功率输出为：
Figure BDA0002119481110000061
其中，Wi表示第i级汽轮机子系统的功率输出，hsh为所述汽轮机高压缸中的蒸汽的焓值，heh为乏汽的焓值，hex,i为第i级抽汽的焓值，hrho表示所述再热蒸汽的焓值。
进一步地，在所述步骤3中，所述汽轮机系统的
Figure BDA0002119481110000064
平衡并联矩阵关系式为式(2)：
Figure BDA0002119481110000062
其中，
Figure BDA0002119481110000063
为单位质量给水和疏水的输入
Figure BDA0002119481110000065
矩阵，efw,i为第i级给水加热器中单位质量给水的
Figure BDA0002119481110000066
值，edw,i为第i级给水加热器中单位质量疏水的
Figure BDA0002119481110000067
值，eex,i为第i级抽汽中单位质量抽汽的
Figure BDA0002119481110000068
值；efw,c表示所述凝汽器系统的出口的单位质量给水的
Figure BDA0002119481110000069
值；
Figure BDA0002119481110000071
为单位质量给水和疏水的输出
Figure BDA0002119481110000079
矩阵；
Figure BDA0002119481110000072
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100000710
输入矩阵，esh表示单位质量的过热蒸汽的
Figure BDA00021194811100000711
值；
Figure BDA0002119481110000073
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100000712
输出矩阵；
Figure BDA0002119481110000074
为汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100000713
输入矩阵，esg1、esg2和esg3分别表示汽轮机轴高压缸封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在所述8级给水加热器中的
Figure BDA00021194811100000714
输入量；
Figure BDA0002119481110000075
为单位质量汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100000715
输出矩阵；
Figure BDA0002119481110000076
为太阳能在所述8级给水加热器中的
Figure BDA00021194811100000716
输入矩阵，
Figure BDA0002119481110000077
表示第i级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100000717
输入量；
EΤo＝[efw,2 efw,3 efw,4 efw,5 efw,6 efw,7 efw,8 efw,c]T为单位质量给水的
Figure BDA00021194811100000718
输出矩阵；
EΤi＝[efw,1 efw,2 efw，3 efw,4 efw,5 efw,6 efw,7 efw,8]T为单位质量给水的
Figure BDA00021194811100000719
输入矩阵；
根据式(2)算出所述8级回热子系统的
Figure BDA00021194811100000720
损值为：
Figure BDA0002119481110000078
进一步地，在所述步骤4中，对于所述回热系统内第i级给水加热器而言，
Figure BDA00021194811100000721
释放流即为抽汽与疏水的输入
Figure BDA00021194811100000722
之和，用Efw,i表示，第i级回热子系统内的
Figure BDA00021194811100000723
损值为ΔEfw,i，第i级回热子系统内的
Figure BDA00021194811100000811
损系数为
Figure BDA0002119481110000081
所述8级回热子系统的
Figure BDA00021194811100000812
损系数向量为
Figure BDA0002119481110000082
进一步地，在所述步骤5中，所述汽轮机系统的太阳能
Figure BDA00021194811100000813
平衡并联矩阵关系式为式(3)：
Figure BDA0002119481110000083
其中，
Figure BDA0002119481110000084
为单位质量给水和疏水的太阳能输入
Figure BDA00021194811100000814
矩阵，
Figure BDA0002119481110000085
表示第i级给水加热器中抽汽的太阳能
Figure BDA00021194811100000815
份额，
Figure BDA0002119481110000086
表示第i级给水加热器中疏水的太阳能
Figure BDA00021194811100000816
份额，efw,i表示第i级给水加热器中给水的太阳能
Figure BDA00021194811100000817
份额；
Figure BDA0002119481110000087
表示凝汽器出口的给水的太阳能
Figure BDA00021194811100000818
份额；
Figure BDA0002119481110000088
为单位质量给水和疏水输出
Figure BDA00021194811100000819
矩阵；
Figure BDA0002119481110000089
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100000820
输入矩阵，
Figure BDA00021194811100000810
表示过热蒸汽的太阳能
Figure BDA00021194811100000821
份额；
Figure BDA0002119481110000091
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100000918
输出矩阵；
Figure BDA0002119481110000092
为汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100000919
输入矩阵，
Figure BDA0002119481110000093
和
Figure BDA0002119481110000094
分别表示汽轮机轴高压缸封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在所述8级给水加热器中的太阳能
Figure BDA00021194811100000920
份额；
Figure BDA0002119481110000095
为单位质量汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100000921
输出矩阵；
Figure BDA0002119481110000096
为单位质量给水的太阳能
Figure BDA00021194811100000922
输出矩阵；
Figure BDA0002119481110000097
为单位质量给水的太阳能
Figure BDA00021194811100000923
输入矩阵，由式(3)算出8级回热子系统中抽汽的太阳能
Figure BDA00021194811100000924
份额；
所述汽轮机子系统的太阳能
Figure BDA00021194811100000925
份额关系式为
Figure BDA0002119481110000098
其中，
Figure BDA0002119481110000099
表示单位再热蒸汽的太阳能
Figure BDA00021194811100000926
份额，
Figure BDA00021194811100000910
表示单位汽轮机低压缸排汽的太阳能
Figure BDA00021194811100000927
份额，
Figure BDA00021194811100000911
表示单位再热蒸汽的太阳能
Figure BDA00021194811100000928
份额；
所述锅炉过热子系统的太阳能
Figure BDA00021194811100000929
平衡关系式为
Figure BDA00021194811100000912
Figure BDA00021194811100000913
表示过热蒸汽的流量；
所述锅炉再热子系统的太阳能
Figure BDA00021194811100000930
平衡关系式为
Figure BDA00021194811100000914
Figure BDA00021194811100000915
表示单位质量再热蒸汽在所述锅炉再热子系统的入口的太阳能
Figure BDA00021194811100000931
份额，erh,i表示单位质量再热蒸汽在再热器入口的
Figure BDA00021194811100000932
值；
由此得到所述8级给水加热器中抽汽的太阳能
Figure BDA00021194811100000933
份额。
进一步地，在所述步骤6中，计算9个所述汽轮机子系统的功率输出之和
Figure BDA00021194811100000916
即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和；所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的系统总发电量为
Figure BDA00021194811100000917
ηe和ηm分别为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的发电机效率与机械效率；
计算9个所述汽轮机子系统的太阳能
Figure BDA0002119481110000103
输出之和
Figure BDA0002119481110000101
即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能功率输出之和，所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量为
Figure BDA0002119481110000102
与现有技术相比，本发明的太阳能发电量评估方法不仅结合了热力学第一定律和热力学第二定律，从能量的质和量来衡量太阳能与燃煤的输入量，而且，可以通过定量描述系统内
Figure BDA0002119481110000104
的传递过程与传输机理，对系统内各
Figure BDA0002119481110000105
流、系统各部件
Figure BDA0002119481110000106
损的太阳能份额进行评估，最终实现太阳能发电份额的合理分配。
附图说明
图1是本发明一实施例的太阳能辅助燃煤互补发电系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例的太阳能发电量评估方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
请参见图1，图1是本发明一实施例的太阳能辅助燃煤互补发电系统的结构示意图。本发明涉及太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法，太阳能辅助燃煤互补发电系统包括燃煤机组、太阳能集热场和油水换热器。
燃煤机组包括汽轮机系统、锅炉系统、回热系统、凝汽器系统和汽室。汽轮机系统包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸，汽轮机高压缸具有N1级高压缸子系统，汽轮机中压缸具有N2级中压缸子系统，汽轮机低压缸具有N3级低压缸子系统。锅炉系统包括锅炉过热子系统和锅炉再热子系统。回热系统包括多级回热子系统，每级回热子系统对应一级给水加热器。
给水是指经过凝汽器系统冷凝后的凝结水，给水经过多级给水加热器加热后进入锅炉过热子系统，疏水是指抽汽经过多级给水加热器放热后形成的凝结水。从凝汽器系统而来的给水依次被最后一级给水加热器至第一级给水加热器加热到达锅炉系统，其中，最靠近凝汽器系统的给水加热器为最后一级给水加热器，最远离凝汽器系统的给水加热器为第一级给水加热器。
锅炉系统将给水加热为高温高压的过热蒸汽，并进入汽轮机高压缸做功。汽轮机高压缸中的第一部分抽汽被分级抽取，分别进入第一级给水加热器和第二级给水加热器中加热；汽轮机高压缸中的第二部分抽汽用作汽轮机高压缸的轴封抽汽，防止汽轮机系统内蒸汽的外泄或外部空气的漏入，并给最后一级给水加热器加热；汽轮机高压缸中的第三部分抽汽以排汽的形式进入锅炉再热子系统再热后形成再热蒸汽，然后进入汽轮机中压缸和汽轮机低压缸做功。做功后的第一部分抽汽被分级抽取分别进入第三级给水加热器至最后一级给水加热器中加热给水；做功后的第二部分抽汽用作汽轮机中压缸和汽轮机低压缸的轴封抽汽，其排汽作用于最后一级给水加热器中加热；做功后的第三部分抽汽以乏汽的形式进入凝汽器系统冷却。
汽室的作用是调节汽轮机系统的进汽流量，汽室具有两股抽汽，两股抽汽分别为抽汽A和抽汽B，抽汽A和抽汽B分别作用于多级给水加热器的其中两个上。
太阳能集热场负责收集太阳能热并传递到燃煤机组，太阳能集热场由集热场传热介质和多个聚光槽式集热器连接而成，多个聚光槽式集热器将集热场传热介质由低温加热到高温。太阳能集热场中还设置有储热系统和油盐换热器，储热系统包括热罐和冷罐，当太阳能辐照过强时，集热场传热介质通过油盐换热器将一部分热量传给热罐中的熔融盐并储存于其中，当太阳能辐照不足时，热罐中的熔融盐通过油盐换热器加热部分集热场传热介质，冷却后的热罐中的熔融盐转移至冷罐中。
请结合参见图2，图2是本发明一实施例的太阳能发电量评估方法的流程图。本发明的太阳能发电量评估方法包括以下步骤：
步骤1：设置汽轮机系统的抽汽级数为N级，且N为正整数，将汽轮机系统分为N+1级汽轮机子系统，即N1+N2+N3＝N+1，其中，前N级汽轮机子系统用于抽汽，最后一级汽轮机子系统用于排汽，N+1级汽轮机子系统内的通流量相等，将回热系统分为N级回热子系统，N级回热子系统分别对应N级给水加热器。
步骤2：确定太阳能集热场、燃煤机组和油水换热器的集成方案，根据太阳能集热场和燃煤机组的设计工况数据与设计运行数据，确定N级给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式，并根据N级给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式计算N级抽汽中每一级抽汽量的流量，然后根据N级抽汽中每一级抽汽量的流量计算N+1级汽轮机子系统的功率输出。
步骤3：确定汽轮机系统的
Figure BDA0002119481110000111
平衡并联矩阵关系式，根据汽轮机系统的
Figure BDA0002119481110000112
平衡并联矩阵关系式算出N级回热子系统的
Figure BDA0002119481110000113
损值。
步骤4：厘清回热子系统内输入
Figure BDA0002119481110000114
流中的
Figure BDA0002119481110000115
释放流与
Figure BDA0002119481110000116
接受流，并统计N级回热子系统内所有
Figure BDA0002119481110000117
释放流的
Figure BDA0002119481110000118
之和，根据N级回热子系统的
Figure BDA0002119481110000119
损值和
Figure BDA00021194811100001110
释放流计算N级回热子系统的
Figure BDA00021194811100001111
损系数。
步骤5：根据N级回热子系统的
Figure BDA0002119481110000121
损系数确定汽轮机系统的太阳能
Figure BDA0002119481110000122
平衡并联矩阵关系式，得到N级回热子系统中各
Figure BDA0002119481110000123
流的太阳能
Figure BDA0002119481110000124
份额。
步骤6：根据N+1级汽轮机子系统的功率输出计算太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和，根据太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和和N级回热子系统中各
Figure BDA0002119481110000125
流的太阳能
Figure BDA0002119481110000126
份额计算各汽轮机子系统的太阳能
Figure BDA0002119481110000127
输出之和，即为太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能功率输出之和，该数乘发电机效率再乘机械效率所得到的数即为太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量。
优选地，在步骤1中，设定N为8，即回热系统包括8级回热子系统，8级回热子系统分别对应8级给水加热器，且8级给水加热器分别为3级高压加热器、1级除氧器和4级低压加热器，3级高压加热器分别为第一级给水加热器、第二级给水加热器和第三级给水加热器，除氧器为第四级给水加热器，4级低压加热器为第五级给水加热器至第八级给水加热器。
汽轮机系统共有8级抽汽，分为9个汽轮机子系统，N1为2，N2为2，N3为5，汽轮机高压缸中具有第一级汽轮机子系统和第二级汽轮机子系统，汽轮机中压缸中具有第三级汽轮机子系统和第四级汽轮机子系统，汽轮机低压缸中具有第五级汽轮机子系统至第九级汽轮机子系统，抽汽A作用于第三级给水加热器上，抽汽B作用于第八级给水加热器上。
从凝汽器系统而来的给水通过回热系统被8级给水加热器加热到达锅炉系统，锅炉系统将给水加热为高温高压蒸汽进入汽轮机高压缸做功。图1中的一至八表示第一级抽汽至第八级抽汽，轮机高压缸中的第一部分抽汽被分级为第一级抽汽和第二级抽汽并被抽取，第一级抽汽进入第一级给水加热器中加热，第二级抽汽进入第二级给水加热器中加热；汽轮机高压缸中的第二部分抽汽用作汽轮机高压缸的轴封抽汽，防止汽轮机系统内蒸汽的外泄或外部空气的漏入，并给第八级给水加热器加热；汽轮机高压缸中的第三部分抽汽以排汽的形式进入锅炉再热子系统再热后形成再热蒸汽，并进入汽轮机中压缸和汽轮机低压缸做功。做功后的第一部分抽汽被分级为第三级抽汽、第四级抽汽、第五级抽汽、第六级抽汽、第七级抽汽和第八级抽汽，并被抽取，分别进入8级给水加热器中加热给水，具体的分配方式为：第三级抽汽进入第三级给水加热器，第四级抽汽进入第四级给水加热器，第五级抽汽进入第五级给水加热器，第六级抽汽进入第六级给水加热器，第七级抽汽进入第七级给水加热器，第八级抽汽进入第八级给水加热器；做功后的第二部分抽汽用作汽轮机中压缸和汽轮机低压缸的轴封抽汽，其排汽作用于第八级给水加热器中加热；做功后的第三部分抽汽以乏汽的形式进入凝汽器系统冷却。
抽汽A作用于第三级给水加热器上，抽汽B作用于第八级给水加热器上。
进一步地，在步骤2中，太阳能集热场与油水换热器连接，油水换热器与8级给水加热器的其中一个连接，被太阳能集热场加热的集热场传热介质通过油水换热器释放热量，将油水换热器连接的给水加热器出口的给水引入油水换热器吸收热量，然后被油水换热器加热的给水被后续级给水加热器继续加热。
8级回热子系统的能量平衡并联矩阵关系式为式(1)：
Figure BDA0002119481110000131
Figure BDA0002119481110000132
为凝汽器系统的给水流量。
Figure BDA0002119481110000133
为单位质量给水和疏水放热量的能量矩阵，其中，qi表示抽汽在第i级给水加热器的放热，γi表示疏水在第i级给水加热器的放热量，πi表示给水在第i级给水加热器的吸热量，i表示不大于9的正整数。
Figure BDA0002119481110000134
为汽轮机系统的抽汽量向量，其中，
Figure BDA0002119481110000135
表示第i级抽汽的抽气量。
Figure BDA0002119481110000136
为汽室抽汽在各级给水加热器的放热量矩阵，其中，qA表示抽汽A的放热量，qB表示抽汽B的放热量，γ4表示疏水在第四级给水加热器的放热量，
Figure BDA0002119481110000137
表示抽汽A的抽气量，
Figure BDA0002119481110000138
表示抽汽B的抽气量。
Figure BDA0002119481110000139
为汽轮机轴封抽汽在8级给水加热器的放热量矩阵，
Figure BDA00021194811100001310
和
Figure BDA00021194811100001311
分别表示汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸的轴封抽气量，qsg1、qsg2和qsg3分别表示汽轮机高压缸轴封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在8级给水加热器中的放热量。
Figure BDA00021194811100001312
为太阳能在各级给水加热器中的放热量矩阵，其中，
Figure BDA0002119481110000141
表示给水被第(i+1)级给水加热器加热后且在被第i级给水加热器加热前吸收的来自油水换热器的放热量。
Π＝[π1 π2 π3 π4 π5 π6 π7 π8]T为给水的得热量矩阵，πi表示给水在第i级给水加热器的吸热量。
根据式(1)算出汽轮机系统的各级抽汽量，即
Figure BDA0002119481110000142
计算9级汽轮机子系统的功率输出为：
Figure BDA0002119481110000143
其中，Wi表示第i级汽轮机子系统的功率输出，hsh为汽轮机高压缸中的蒸汽的焓值，heh为乏汽的焓值，hex,i为第i级抽汽的焓值，hrho表示再热蒸汽的焓值。
进一步地，在步骤3中，汽轮机系统的
Figure BDA0002119481110000145
平衡并联矩阵关系式为式(2)：
Figure BDA0002119481110000144
其中，
Figure BDA0002119481110000151
为单位质量给水和疏水的输入
Figure BDA0002119481110000157
矩阵，efw,i为第i级给水加热器中单位质量给水的
Figure BDA0002119481110000158
值，edw,i为第i级给水加热器中单位质量疏水的
Figure BDA0002119481110000159
值，eex,i为第i级抽汽中单位质量抽汽的
Figure BDA00021194811100001510
值。efw,c表示凝汽器系统的出口的单位质量给水的
Figure BDA00021194811100001511
值。
Figure BDA0002119481110000152
为单位质量给水和疏水的输出
Figure BDA00021194811100001512
矩阵。
Figure BDA0002119481110000153
为汽室抽汽在8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100001513
输入矩阵，esh表示单位质量的过热蒸汽的
Figure BDA00021194811100001514
值。
Figure BDA0002119481110000154
为汽室抽汽在8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100001515
输出矩阵。
Figure BDA0002119481110000155
为汽轮机轴封抽汽在8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100001516
输入矩阵，esg1、esg2和esg3分别表示汽轮机轴高压缸封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在8级给水加热器中的
Figure BDA00021194811100001517
输入量。
Figure BDA0002119481110000156
为单位质量汽轮机轴封抽汽在8级给水加热器的
Figure BDA00021194811100001611
输出矩阵。
Figure BDA0002119481110000161
为太阳能在8级给水加热器中的
Figure BDA00021194811100001612
输入矩阵，
Figure BDA0002119481110000162
表示第i级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100001613
输入量。
EΤo＝[efw,2 efw,3 efw,4 efw,5 efw,6 efw,7 efw,8 efw,c]T为单位质量给水的
Figure BDA00021194811100001614
输出矩阵。
EΤi＝[efw,1 efw,2 efw，3 efw,4 efw,5 efw,6 efw,7 efw,8]T为单位质量给水的
Figure BDA00021194811100001615
输入矩阵。
根据式(2)算出8级回热子系统的
Figure BDA00021194811100001616
损值为：
Figure BDA0002119481110000163
进一步地，在步骤4中，对于回热系统内第i级给水加热器而言，
Figure BDA00021194811100001617
释放流即为抽汽与疏水的输入
Figure BDA00021194811100001618
之和，用Efw,i表示，第i级回热子系统内的
Figure BDA00021194811100001619
损值为ΔEfw,i，第i级回热子系统内的
Figure BDA00021194811100001620
损系数为
Figure BDA0002119481110000164
8级回热子系统的
Figure BDA00021194811100001621
损系数向量为：
Figure BDA0002119481110000165
进一步地，在步骤5中，汽轮机系统的太阳能
Figure BDA00021194811100001622
平衡并联矩阵关系式为式(3)：
Figure BDA0002119481110000166
其中，
Figure BDA0002119481110000167
为单位质量给水和疏水的太阳能输入
Figure BDA00021194811100001623
矩阵，
Figure BDA0002119481110000168
表示第i级给水加热器中抽汽的太阳能
Figure BDA00021194811100001624
份额，
Figure BDA0002119481110000169
表示第i级给水加热器中疏水的太阳能
Figure BDA00021194811100001625
份额，efw,i表示第i级给水加热器中给水的太阳能
Figure BDA00021194811100001626
份额。
Figure BDA00021194811100001610
表示凝汽器出口的给水的太阳能
Figure BDA00021194811100001627
份额。
Figure BDA0002119481110000171
为单位质量给水和疏水输出
Figure BDA00021194811100001717
矩阵。
Figure BDA0002119481110000172
为汽室抽汽在8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100001718
输入矩阵，
Figure BDA0002119481110000173
表示过热蒸汽的太阳能
Figure BDA00021194811100001719
份额。
Figure BDA0002119481110000174
为汽室抽汽在8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100001720
输出矩阵。
Figure BDA0002119481110000175
为汽轮机轴封抽汽在8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100001721
输入矩阵，
Figure BDA0002119481110000176
和
Figure BDA0002119481110000177
分别表示汽轮机轴高压缸封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在8级给水加热器中的太阳能
Figure BDA00021194811100001722
份额。
Figure BDA0002119481110000178
为单位质量汽轮机轴封抽汽在8级给水加热器的太阳能
Figure BDA00021194811100001723
输出矩阵。
Figure BDA0002119481110000179
为单位质量给水的太阳能
Figure BDA00021194811100001724
输出矩阵。
Figure BDA00021194811100001710
为单位质量给水的太阳能
Figure BDA00021194811100001725
输入矩阵，由式(3)算出8级回热子系统中抽汽的太阳能
Figure BDA00021194811100001726
份额。
汽轮机子系统的太阳能
Figure BDA00021194811100001727
份额关系式为：
Figure BDA00021194811100001711
其中，
Figure BDA00021194811100001712
表示单位再热蒸汽的太阳能
Figure BDA00021194811100001728
份额，
Figure BDA00021194811100001713
表示单位汽轮机低压缸排汽的太阳能
Figure BDA00021194811100001729
份额，
Figure BDA00021194811100001714
表示单位再热蒸汽的太阳能
Figure BDA00021194811100001730
份额。
锅炉过热子系统的太阳能
Figure BDA00021194811100001731
平衡关系式为
Figure BDA00021194811100001715
Figure BDA00021194811100001716
表示过热蒸汽的流量。
锅炉再热子系统的太阳能
Figure BDA0002119481110000187
平衡关系式为
Figure BDA0002119481110000181
Figure BDA0002119481110000182
表示单位质量再热蒸汽在锅炉再热子系统的入口的太阳能
Figure BDA0002119481110000188
份额，erh,i表示单位质量再热蒸汽在再热器入口的
Figure BDA0002119481110000189
值。
由此得到8级给水加热器中抽汽的太阳能
Figure BDA00021194811100001810
份额。
进一步地，在步骤6中，计算9个汽轮机子系统的功率输出之和
Figure BDA0002119481110000183
即为太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和。太阳能辅助燃煤互补发电系统的系统总发电量为
Figure BDA0002119481110000184
ηe和ηm分别为太阳能辅助燃煤互补发电系统的发电机效率与机械效率。
计算9个汽轮机子系统的太阳能
Figure BDA00021194811100001811
输出之和
Figure BDA0002119481110000185
即为太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能功率输出之和，太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量为
Figure BDA0002119481110000186
与现有技术相比，本发明的太阳能发电量评估方法不仅结合了热力学第一定律和热力学第二定律，从能量的质和量来衡量太阳能与燃煤的输入量，而且，可以通过定量描述系统内
Figure BDA00021194811100001812
的传递过程与传输机理，对系统内各
Figure BDA00021194811100001813
流、系统各部件
Figure BDA00021194811100001814
损的太阳能份额进行评估，最终实现太阳能发电份额的合理分配。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法，所述太阳能辅助燃煤互补发电系统包括燃煤机组、太阳能集热场和油水换热器，所述燃煤机组包括汽轮机系统、锅炉系统、回热系统、凝汽器系统和汽室；所述汽轮机系统包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸，所述汽轮机高压缸具有N1级高压缸子系统，所述汽轮机中压缸具有N2级中压缸子系统，所述汽轮机低压缸具有N3级低压缸子系统；所述锅炉系统包括锅炉过热子系统和锅炉再热子系统；所述回热系统包括多级回热子系统，每级回热子系统对应一级给水加热器；给水是指经过所述凝汽器系统冷凝后的凝结水，给水经过多级所述给水加热器加热后进入所述锅炉过热子系统，疏水是指抽汽经过多级所述给水加热器放热后形成的凝结水；从所述凝汽器系统而来的给水依次被最后一级给水加热器至第一级给水加热器加热到达所述锅炉系统，其中，最靠近所述凝汽器系统的给水加热器为最后一级给水加热器，最远离所述凝汽器系统的给水加热器为第一级给水加热器，所述锅炉系统将给水加热为高温高压的过热蒸汽，并进入所述汽轮机高压缸做功，所述汽轮机高压缸中的第一部分抽汽被分级抽取，分别进入第一级给水加热器和第二级给水加热器中加热，所述汽轮机高压缸中的第二部分抽汽用作所述汽轮机高压缸的轴封抽汽，防止所述汽轮机系统内蒸汽的外泄或外部空气的漏入，并给最后一级给水加热器加热，所述汽轮机高压缸中的第三部分抽汽以排汽的形式进入所述锅炉再热子系统再热后形成再热蒸汽，然后进入所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸做功，做功后的第一部分抽汽被分级抽取分别进入第三级给水加热器至最后一级给水加热器中加热给水，做功后的第二部分抽汽用作所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸的轴封抽汽，其排汽作用于最后一级给水加热器中加热，做功后的第三部分抽汽以乏汽的形式进入所述凝汽器系统冷却；所述汽室的作用是调节所述汽轮机系统的进汽流量，所述汽室具有两股抽汽，所述两股抽汽分别为抽汽A和抽汽B，所述抽汽A和所述抽汽B分别作用于多级所述给水加热器的其中两个上；
所述太阳能集热场由集热场传热介质和多个聚光槽式集热器连接而成，所述多个聚光槽式集热器将所述集热场传热介质由低温加热到高温；
其特征在于包括以下步骤：
步骤1：设置所述汽轮机系统的抽汽级数为N级，且所述N为正整数，将所述汽轮机系统分为N+1级汽轮机子系统，即N1+N2+N3＝N+1，其中，前N级汽轮机子系统用于抽汽，最后一级汽轮机子系统用于排汽，所述N+1级汽轮机子系统内的通流量相等，将所述回热系统分为N级回热子系统，所述N级回热子系统分别对应N级给水加热器；
步骤2：确定所述太阳能集热场、所述燃煤机组和所述油水换热器的集成方案，根据所述太阳能集热场和所述燃煤机组的设计工况数据与设计运行数据，确定N级所述给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式，并根据N级所述给水加热器的能量平衡并联矩阵关系式计算N级抽汽中每一级抽汽量的流量，然后根据N级抽汽中每一级抽汽量的流量计算N+1级所述汽轮机子系统的功率输出；
步骤3：确定所述汽轮机系统的
Figure FDA0004059498950000021
平衡并联矩阵关系式，根据所述汽轮机系统的
Figure FDA0004059498950000022
平衡并联矩阵关系式算出所述N级回热子系统的
Figure FDA0004059498950000023
损值；
步骤4：厘清所述回热子系统内输入
Figure FDA0004059498950000024
流中的
Figure FDA0004059498950000025
释放流与
Figure FDA0004059498950000026
接受流，并统计所述N级回热子系统内所有
Figure FDA0004059498950000027
释放流的
Figure FDA0004059498950000028
之和，根据所述N级回热子系统的
Figure FDA0004059498950000029
损值和
Figure FDA00040594989500000210
释放流计算所述N级回热子系统的
Figure FDA00040594989500000211
损系数；
步骤5：根据所述N级回热子系统的
Figure FDA00040594989500000212
损系数确定所述汽轮机系统的太阳能
Figure FDA00040594989500000213
平衡并联矩阵关系式，得到所述N级回热子系统中各
Figure FDA00040594989500000214
流的太阳能
Figure FDA00040594989500000215
份额；
步骤6：根据N+1级所述汽轮机子系统的功率输出计算所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和，根据所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和和所述N级回热子系统中各
Figure FDA00040594989500000216
流的太阳能
Figure FDA00040594989500000217
份额计算各所述汽轮机子系统的太阳能
Figure FDA00040594989500000218
输出之和，即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能功率输出之和，该数乘发电机效率再乘机械效率所得到的数即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量；
在所述步骤1中，设定所述N为8，即所述回热系统包括8级回热子系统，所述8级回热子系统分别对应8级给水加热器，且所述8级给水加热器分别为3级高压加热器、1级除氧器和4级低压加热器，所述3级高压加热器分别为第一级给水加热器、第二级给水加热器和第三级给水加热器，所述除氧器为第四级给水加热器，所述4级低压加热器为第五级给水加热器至第八级给水加热器；所述汽轮机系统共有8级抽汽，分为9个所述汽轮机子系统，所述N1为2，所述N2为2，所述N3为5，所述汽轮机高压缸中具有第一级汽轮机子系统和第二级汽轮机子系统，所述汽轮机中压缸中具有第三级汽轮机子系统和第四级汽轮机子系统，所述汽轮机低压缸中具有第五级汽轮机子系统至第九级汽轮机子系统，所述抽汽A作用于第三级给水加热器上，所述抽汽B作用于第八级给水加热器上；从所述凝汽器系统而来的给水通过所述回热系统被所述8级给水加热器加热到达所述锅炉系统，所述锅炉系统将给水加热为高温高压蒸汽进入所述汽轮机高压缸做功，所述汽轮机高压缸中的第一部分抽汽被分级抽取，分别进入第一级给水加热器和第二级给水加热器中加热，所述汽轮机高压缸中的第二部分抽汽用作所述汽轮机高压缸的轴封抽汽，防止所述汽轮机系统内蒸汽的外泄或外部空气的漏入，并给第八级给水加热器加热，所述汽轮机高压缸中的第三部分抽汽以排汽的形式进入所述锅炉再热子系统再热后形成再热蒸汽，并进入所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸做功，做功后的第一部分抽汽被分级抽取分别进入第三级给水加热器至第八级给水加热器中加热给水，做功后的第二部分抽汽用作所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸的轴封抽汽，其排汽作用于第八级给水加热器中加热，做功后的第三部分抽汽以乏汽的形式进入所述凝汽器系统冷却；所述抽汽A作用于第三级给水加热器上，所述抽汽B作用于第八级给水加热器上；
在所述步骤2中，所述太阳能集热场与油水换热器连接，所述油水换热器与所述8级给水加热器的其中一个连接，被所述太阳能集热场加热的所述集热场传热介质通过所述油水换热器释放热量，将所述油水换热器连接的给水加热器出口的给水引入所述油水换热器吸收热量，然后被所述油水换热器加热的给水被后续级给水加热器继续加热；
所述8级回热子系统的能量平衡并联矩阵关系式为式(1)：
Figure FDA0004059498950000031
Figure FDA0004059498950000032
为所述凝汽器系统的给水流量；
Figure FDA0004059498950000033
为单位质量给水和疏水放热量的能量矩阵，其中，qi表示抽汽在第i级给水加热器的放热，γi表示疏水在第i级给水加热器的放热量，πi表示给水在第i级给水加热器的吸热量，i表示不大于9的正整数；
Figure FDA0004059498950000034
为所述汽轮机系统的抽汽量向量，其中，
Figure FDA0004059498950000035
表示第i级抽汽的抽气量；
Figure FDA0004059498950000036
为汽室抽汽在各级所述给水加热器的放热量矩阵，其中，qA表示抽汽A的放热量，qB表示抽汽B的放热量，γ4表示疏水在第四级给水加热器的放热量，
Figure FDA0004059498950000037
表示抽汽A的抽气量，
Figure FDA0004059498950000038
表示抽汽B的抽气量；
Figure FDA0004059498950000039
为汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的放热量矩阵，
Figure FDA00040594989500000310
和
Figure FDA00040594989500000311
分别表示汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸的轴封抽气量，qsg1、qsg2和qsg3分别表示汽轮机高压缸轴封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在所述8级给水加热器中的放热量；
Figure FDA0004059498950000041
为太阳能在各级所述给水加热器中的放热量矩阵，其中，
Figure FDA0004059498950000042
表示给水被第(i+1)级给水加热器加热后且在被第i级给水加热器加热前吸收的来自油水换热器的放热量；
Π＝[π1 π2 π3 π4 π5 π6 π7 π8]T为给水的得热量矩阵，πi表示给水在第i级给水加热器的吸热量；
根据式(1)算出所述汽轮机系统的各级抽汽量，即
Figure FDA0004059498950000043
计算9级所述汽轮机子系统的功率输出为：
Figure FDA0004059498950000044
其中，Wi表示第i级汽轮机子系统的功率输出，hsh为所述汽轮机高压缸中的蒸汽的焓值，heh为乏汽的焓值，hex,i为第i级抽汽的焓值，hrho表示所述再热蒸汽的焓值；
在所述步骤3中，所述汽轮机系统的
Figure FDA0004059498950000045
平衡并联矩阵关系式为式(2)：
Figure FDA0004059498950000046
其中，
Figure FDA0004059498950000051
为单位质量给水和疏水的输入
Figure FDA0004059498950000052
矩阵，efw,i为第i级给水加热器中单位质量给水的
Figure FDA0004059498950000053
值，edw,i为第i级给水加热器中单位质量疏水的
Figure FDA0004059498950000054
值，eex,i为第i级抽汽中单位质量抽汽的
Figure FDA0004059498950000055
值；efw,c表示所述凝汽器系统的出口的单位质量给水的
Figure FDA0004059498950000056
值；
Figure FDA0004059498950000057
为单位质量给水和疏水的输出
Figure FDA0004059498950000058
矩阵；
Figure FDA0004059498950000059
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的
Figure FDA00040594989500000510
输入矩阵，esh表示单位质量的过热蒸汽的
Figure FDA00040594989500000511
值；
Figure FDA00040594989500000512
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的
Figure FDA00040594989500000513
输出矩阵；
Figure FDA00040594989500000514
为汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的
Figure FDA00040594989500000515
输入矩阵，esg1、esg2和esg3分别表示汽轮机轴高压缸封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在所述8级给水加热器中的
Figure FDA00040594989500000516
输入量；
Figure FDA00040594989500000517
为单位质量汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的
Figure FDA00040594989500000518
输出矩阵；
Figure FDA0004059498950000061
为太阳能在所述8级给水加热器中的
Figure FDA0004059498950000062
输入矩阵，
Figure FDA0004059498950000063
表示第i级给水加热器的太阳能
Figure FDA0004059498950000064
输入量；
EΤo＝[efw,2 efw,3 efw,4 efw,5 efw,6 efw,7 efw,8 efw,c]T为单位质量给水的
Figure FDA0004059498950000065
输出矩阵；
EΤi＝[efw,1 efw,2 efw，3 efw,4 efw,5 efw,6 efw,7 efw,8]T为单位质量给水的
Figure FDA0004059498950000066
输入矩阵；
根据式(2)算出所述8级回热子系统的
Figure FDA0004059498950000067
损值为：
Figure FDA0004059498950000068
在所述步骤4中，对于所述回热系统内第i级给水加热器而言，
Figure FDA0004059498950000069
释放流即为抽汽与疏水的输入
Figure FDA00040594989500000610
之和，用Efw,i表示，第i级回热子系统内的
Figure FDA00040594989500000611
损值为ΔEfw,i，第i级回热子系统内的
Figure FDA00040594989500000612
损系数为
Figure FDA00040594989500000613
所述8级回热子系统的
Figure FDA00040594989500000614
损系数向量为
Figure FDA00040594989500000615
在所述步骤5中，所述汽轮机系统的太阳能
Figure FDA00040594989500000616
平衡并联矩阵关系式为式(3)：
Figure FDA00040594989500000617
其中，
Figure FDA00040594989500000618
为单位质量给水和疏水的太阳能输入
Figure FDA00040594989500000619
矩阵，
Figure FDA00040594989500000620
表示第i级给水加热器中抽汽的太阳能
Figure FDA00040594989500000621
份额，
Figure FDA00040594989500000622
表示第i级给水加热器中疏水的太阳能
Figure FDA00040594989500000623
份额，efw,i表示第i级给水加热器中给水的太阳能
Figure FDA00040594989500000624
份额；
Figure FDA00040594989500000625
表示凝汽器出口的给水的太阳能
Figure FDA00040594989500000626
份额；
Figure FDA0004059498950000071
为单位质量给水和疏水输出
Figure FDA00040594989500000719
矩阵；
Figure FDA0004059498950000072
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure FDA0004059498950000073
输入矩阵，
Figure FDA0004059498950000074
表示过热蒸汽的太阳能
Figure FDA0004059498950000075
份额；
Figure FDA0004059498950000076
为汽室抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure FDA00040594989500000720
输出矩阵；
Figure FDA0004059498950000077
为汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure FDA00040594989500000721
输入矩阵，
Figure FDA0004059498950000078
和
Figure FDA0004059498950000079
分别表示汽轮机轴高压缸封抽汽、汽轮机中压缸轴封抽汽和汽轮机低压缸轴封抽汽在所述8级给水加热器中的太阳能
Figure FDA00040594989500000722
份额；
Figure FDA00040594989500000710
为单位质量汽轮机轴封抽汽在所述8级给水加热器的太阳能
Figure FDA00040594989500000723
输出矩阵；
Figure FDA00040594989500000711
为单位质量给水的太阳能
Figure FDA00040594989500000724
输出矩阵；
Figure FDA00040594989500000712
为单位质量给水的太阳能
Figure FDA00040594989500000725
输入矩阵，由式(3)算出8级回热子系统中抽汽的太阳能
Figure FDA00040594989500000726
份额；
所述汽轮机子系统的太阳能
Figure FDA00040594989500000727
份额关系式为
Figure FDA00040594989500000713
其中，
Figure FDA00040594989500000714
表示单位再热蒸汽的太阳能
Figure FDA00040594989500000728
份额，
Figure FDA00040594989500000715
表示单位汽轮机低压缸排汽的太阳能
Figure FDA00040594989500000729
份额，
Figure FDA00040594989500000716
表示单位再热蒸汽的太阳能
Figure FDA00040594989500000730
份额；
所述锅炉过热子系统的太阳能
Figure FDA00040594989500000731
平衡关系式为
Figure FDA00040594989500000717
Figure FDA00040594989500000718
表示过热蒸汽的流量；
所述锅炉再热子系统的太阳能
Figure FDA0004059498950000087
平衡关系式为
Figure FDA0004059498950000081
Figure FDA0004059498950000082
表示单位质量再热蒸汽在所述锅炉再热子系统的入口的太阳能
Figure FDA0004059498950000088
份额，erh,i表示单位质量再热蒸汽在再热器入口的
Figure FDA0004059498950000089
值，erh,o表示单位质量再热蒸汽在再热器出口的
Figure FDA00040594989500000810
值；
由此得到所述8级给水加热器中抽汽的太阳能
Figure FDA00040594989500000811
份额。
2.根据权利要求1所述的太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量评估方法，其特征在于：在所述步骤6中，计算9个所述汽轮机子系统的功率输出之和
Figure FDA0004059498950000083
即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的功率输出之和；所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的系统总发电量为
Figure FDA0004059498950000084
ηe和ηm分别为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的发电机效率与机械效率；
计算9个所述汽轮机子系统的太阳能
Figure FDA00040594989500000812
输出之和
Figure FDA0004059498950000085
即为所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能功率输出之和，所述太阳能辅助燃煤互补发电系统的太阳能发电量为
Figure FDA0004059498950000086
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CN111241711B (zh) * 2020-02-19 2021-12-28 西安交通大学 一种光煤互补系统变工况的光电转换效率寻优控制方法
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102758746A (zh) * 2012-06-30 2012-10-31 华北电力大学（保定） 太阳能集热器辅助燃煤机组耦合发电系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102758746A (zh) * 2012-06-30 2012-10-31 华北电力大学（保定） 太阳能集热器辅助燃煤机组耦合发电系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
塔式太阳能辅助燃煤发电系统太阳能贡献度研究;杨勇平等;《华北电力大学学报(自然科学版)》;20160530(第03期);第56-63页 *
槽式太阳能热与燃煤互补发电系统的耦合机理与集成优化研究;吴俊杰;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20190415;第1-100页 *

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