在较早的抽水蓄能电站中，采用了两条管道，即抽水系统和发电系统之间能彼此独立运行。调峰用抽水蓄能电站由上水库、下水库、涡轮机和水轮发电机、泵和电动机等部分组成。这类抽水蓄能电站通常有四种运行模式，包括储能模式、发电模式、备用模式和短路模式。图6-1 抽水蓄能电站示意图调峰用抽水蓄能电站的基本参数有容量、抽水功率和发电功率。......
2023-06-23
不同参数与运行模式对发电量的影响计算
【摘要】：为全面、完整地说明不同配置的发电系统在不同运行条件下的发电量计算，下面以西班牙已建成的AndaSol热发电站为例，来展示该发电量计算模型的具体计算步骤、过程和结果。表4-22总结了该软件计算的不同负荷条件下主要性能参数。在Marquesado de Zente监测的每小时直接太阳辐射的月平均值被用于AndaSol热发电站的性能计算。在模拟过程中，换热流体的最高允许温度是在直接辐射条件下，部分太阳能集热器散焦的原因。
为全面、完整地说明不同配置的发电系统在不同运行条件下的发电量计算，下面以西班牙已建成的AndaSol热发电站为例，来展示该发电量计算模型的具体计算步骤、过程和结果。
1.输入数据
（1）热发电站参数
该热发电站的安装容量是49.9MW。汽轮机是单级再热、6级抽汽。设计点的蒸汽循环总效率是37.5%。蒸汽循环的热量由510120m2的槽式集热太阳能集热场提供。电站主要技术数据如表4-21所示。
表4-21 技术数据汇总
（续）
（2）热平衡
蒸汽循环特性可以从热平衡图计算得到，可以通过一个热发电站设计商业软件（IPSEpro）进行计算。
表4-22总结了该软件计算的不同负荷条件下主要性能参数。
表4-22 Andasol热发电站的蒸气循环的特性数据
从这些数据可以得到一条特性曲线，而不是得出所列出的数据点，该特性曲线被储存为一个负载函数。这个函数是一个多项式逼近函数，必须在性能模型输入常数。
汽轮机效率是通过负荷依赖因子Load乘以效率的设计值（例如37.47%）得出，方程如下：
系数C0～C4可以在汽轮机信息文件中输入，而每个间隔时间的计算负荷为实际汽轮机总功率除以设计汽轮机总功率。
（3）集热器、太阳能集热场和导热物体
描述集热器的文件包含下列内容：净集热器表面积，长度，抛物面开口宽度，到焦点平均距离，光学效率，集热元件超过集热器的长度，集热元件外径、内径和涂层辐射系数（作为温度的函数），外层玻璃管半径，波纹管遮挡和光学效率作为入射角函数（入射角修正）。
太阳能集热场包括：回路的总数、每个回路的集热器数、每行集热器之间的距离、行间距、方位角和太阳能方位、高度角、管道热损失、最大允许跟踪风速、额定换热流体流量、凝结保护的换热流体流量、最小换热流体流量和附加能量损耗（与换热流体流量有关）。
换热流体可以通过最高运行温度、凝结温度、比热容、黏度、热导率和密度（为温度的函数）。
所有STP热发电站使用Therminol VP-1作为换热流体，收集太阳能，其性能见表4-23。
表4-23 换热流体Therminol VP-1的特性
最高运行温度是太阳能热发电站布局的一个关键参数，它决定了可获得的最大蒸汽参数。在模拟过程中，换热流体的最高允许温度是在直接辐射条件下，部分太阳能集热器散焦的原因。
换热器文件中描述的是：最小运行点（最小负载）和最大运行点（标称负载）下的换热流体入口和出口温度、进水口和蒸汽出口温度。
（4）热储能
热储能是以存储介质（用混合盐，60%的NaNO3和40%KNO3是所谓的“太阳盐”）为特征参数，需要输入如下：冷、热储热罐温度，在设计温度的储热罐热损失，油-盐换热器的温差，换热器压力下降值，经过换热器的油的设计流量（是太阳能辐射场总质量流量和泵送效率的一个函数）。此外，还需在模拟开始阶段和运行方式中输入储热罐状态信息。
（5）气象数据
必须提供气象数据，数据间最大时间间隔为1h，该程序更易处理较小时间间隔的数据，得出更准确的结果。
一组气象数据系列包括：日期和时间（一年中的第几天，小时，分钟），直接太阳辐射（W/m2），环境温度（℃）和风速（m/s）。
在Marquesado de Zente监测的每小时直接太阳辐射的月平均值被用于AndaSol热发电站的性能计算。
（6）厂址信息
表4-24提供了性能模型所需的场地主要信息。
地理坐标是计算太阳角度的必需参数，会影响直接太阳直接辐射量-热能的辐射效率，因为Eurotroughs是单轴跟踪。
表4-24 主要场地信息
（7）可用性
太阳热发电站一年的计划维护天数为12天（12月1日至12日），另外，考虑到设备元器件的不定期维护，设计的设备利用率为97%。除此之外，太阳能集热场的利用率设定为99%，储能设备的可利用率设定为98%，电力传输损失假设为97.5%。
2.不同运行模式下的模拟计算
太阳热发电站可以设计成纯太阳能模式、换热流体加热器或锅炉模式或混合模式。混合模式为太阳能集热与化石燃料燃烧系统混合运行，如果可用，可作为一体化的联合循环发电系统使用。
运行模式的选择取决于实际电力需求情况。对于聚光类型的电站，本模型取决于太阳能、混合式或备用模式，根据特定的电力需求和所受的燃料限制来决定。
（1）基本负荷需求
这种需求状况对于所有地点和所有热发电站变量是常见的，即热发电站从早晨8点到午夜满负荷运行，在夜晚和清晨，热发电站是60%的额定功率运行。
（2）纯太阳能和太阳能优先需求
这种需求是考虑各厂址太阳能发电的潜力，比较这些厂址，太阳能电力在总发电量中比例最大化，使得化石燃料电力在总发电量中最小化。
纯太阳能的需求对于所有厂址的聚光发电类型的热发电站都是普遍的。
发电量取决于日直接辐射量，因为没有化石燃料，当日直接辐射量很高时，热发电站满载运行，在晚上，热发电站处于闲置状态。这种需求旨在利用燃气加热器，但备用燃料要尽量少使用。在夏季，热发电站通常是纯太阳能方式可以完全满足需求，燃气加热器的运行没有必要。热发电站的每年满负荷运行小时数在2200h/年的范围。
（3）区域需求结构
例如，在一些地方，区域需求结构影响电费结构有其缘由，它给出使用附加燃料燃烧和/或热储能装置使用的条件，因此，使得收益方案得以优化。
在工作日（8：00～24：00）的用电高峰和峰中期必须发电，因为这个时候可获得收益，所以区域需求设为100%。
平日的早晨和整个周末以及假日是用电的低谷期，发电收入较低，纯太阳能的运行可以减少燃料成本。
这需求结构要求一年的满负荷在4600h左右。
3.发电量的计算结果
输入太阳日直接辐射值和环境温度，通过PC-Trough可以计算每小时的热发电站性能值（电力和燃料流量）。
本计算基于前面所述的性能值和参数计算，同时考虑在瞬时日射条件下的太阳能集热场的热惯性。
计算得出的年度性能数据在输出文件中作了总结，这些数据如表4-25所示，表中给出了总发电量、每年从电网的购电量、峰值效率、年均效率以及CO2减排量。
表4-25 性能计算结果
热发电站每年向西班牙电网输送电量157206MW·h，这些电能全部来自于太阳能。通过这种方式，每年可以减少CO2排放152000000kg。
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