太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能贡献度确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能辅助燃煤发电系统技术领域，特别是一种太阳能辅助燃煤发电 系统中太阳能贡献度确定方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能辅助燃煤发电技术是指将太阳能作为传统燃煤电站的辅助热源，在白天尤 其是夏季等日照充足时段，使用聚光集热装置将太阳辐射能收集起来，取代传统燃煤机组 的抽汽、用以加热给水或通过其他传热介质加热给水，被取代的蒸汽回到汽轮机中做功，再 带动发电机进行发电，从而实现太阳能热发电与传统燃煤发电系统的耦合，也就是说，先把 太阳辐射能转化为介质的热能，再将热能转化为机械能，最后把机械能转化为电能；而在阴 天、夜晚等日照不足时使用传统燃煤发电技术。
[0003] 辅助发电系统使太阳集热场与燃煤机组共用透平等设备，降低了燃煤机组煤耗， 同时克服了太阳能随时间分布不连续的特点，极具发展潜力。
[0004] 然而，由于太阳能和燃煤同时以热量的形式向太阳能辅助燃煤发电系统提供能 量，因此区分太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能和燃煤各自发电量成为一个重要问题。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的技术问题是提供一种快速确定太阳能辅助燃煤发电系统中太 阳能贡献度的方法。
[0006] 为解决上述的技术问题，本发明一种太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能贡献度确 定方法，包括以下步骤，
[0007] 步骤S101 :确定子系统，将太阳能辅助燃煤发电系统以蒸汽膨胀到的压力划分为 若干子系统；
[0008] 步骤S102 :构建一个加热段与原热力循环相同的理想循环过程，确定此理想循环 在各子系统对应两压力之间对外做功；
[0009] 步骤S103 :子系统做功中太阳能与燃煤贡献度，确定子系统中蒸汽在对应压力之 间膨胀做功中太阳能与燃煤的贡献度；
[0010] 步骤S104 :太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能贡献度确定，根据各个子系统中太 阳能与燃煤的贡献度确定太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能贡献度。
[0011] 进一步的，所述步骤S103中太阳能贡献度确定包括各子系统做功损失修正，各子 系统做功损失修正包括子系统火用损失E D、对应压力下转移到其他子系统做功的火用输出 Ewt、其它子系统转入本子系统做功的火用输入E in。
[0012] 更进一步的，所述步骤S103中子系统实际对外做功W = (Eh+E^J-^D-E^)，其 中EidMlS理想循环对应压力下的收益火用。
[0013] 进一步的，所述步骤S102中构建的理想循环任意两压力之间对外做功为WX_ Y= (hx，-hY，）-(hx-hY) = (hx，-hx)-(hY，-hY),其中
T为沿等压线的蒸汽温度，s 为沿等压线的熵。
[0014] 进一步的，所述步骤S101中以蒸汽膨胀到的压力划分子系统为将相邻两抽汽压 力之间的汽轮机和对应的回热系统作为一个子系统。
[0015] 采用上述方法后，理想的蒸汽循环不但表现了蒸汽的最大做功能力，且理想循环 下，以太阳能和燃煤独自构成的循环做功作为其各自贡献度的确定方法能最大程度地减少 不同来源的热量耦合对评价模型的影响，体现各自本质的做功能力。
【附图说明】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0017]图1为本发明的太阳能辅助燃煤发电系统的结构示意图。
[0018] 图2a为本发明子系统理想循环做功T-s示意图。
[0019] 图2b为本发明理想的太阳能辅助发电系统中贡献度T-S示意图。
[0020] 图3为本发明第2子系统理想循环T-s示意图。
【具体实施方式】
[0021] 本发明一种太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能贡献度确定方法，包括以下步骤，
[0022] 步骤S101 :确定子系统，将太阳能辅助燃煤发电系统以蒸汽膨胀到的压力划分为 若干子系统。如图1所示，以太阳集热场耦合某"3高4低1除氧"的600MW燃煤机组为例， 依据8段抽汽压力将实际循环的做功及回热过程分为9个子系统。相邻两抽汽压力之间的 汽轮机和对应的回热系统作为一个子系统，例如，从主汽压力到第一段抽气压力的汽机做 功过程为第一子系统，从第一段抽气压力到第二段抽气压力的汽机做功及第一段抽气回热 过程为第二子系统，以此类推。各子系统是以蒸汽膨胀到的压力来划分的，各子系统做功中 太阳能和燃煤的贡献度即是蒸汽在对应压力之间膨胀做功中太阳能与燃煤的贡献度。
[0023] 步骤S102:子系统压力做功，构建与实际系统加热段相同的理想循环过程，确定 子系统循环任意两压力之间对外做功。任意两压力之间对外做功为WX_Y= (hx，-hY，)-(hx-hY) =(hx，-hx)-(hY，-hY),其中
1为沿等压线的蒸汽温度，s为沿等压线的j：商。 如图2a所示，2-3为加热过程，3-4为汽机中的做功等熵膨胀过程，4-5为凝汽器中的放热过 程，5-1-2为等熵压缩过程。同时，5-1-2过程任意压力下压缩消耗的功由3-4过程对应压 力下做的功来提供，这与实际循环中的回热系统具有相同的作用，都是使工质回到加热过 程的起始点。此循环在任意两压力P6、P7之间对外做功为：
[0024] ff6_7=(h6> -h7>) - (h6-h7) (2-1)
[0025] 上式可化为：
[0026] W6_7= (h 6> ~h6) - (h7> ~h7) (2~2)
[0027] 由于6-6'为等压过程，所以有：
[0030]同理有：
[0032] 由此可见，此循环在任意两压力P6、P7之间对外做功等于T-s图上6-6' -7' -7围 成的面积，即图2a所示的阴影部分。
[0033] 步骤S103 :子系统做功中太阳能与燃煤贡献度，确定子系统中蒸汽在对应压力之 间膨胀做功中太阳能与燃煤的贡献度。如图2b所示，1-2为太阳能加热段，2-3为燃煤加热 段。由以上分析可知，1-2太阳能加热段独自构成的理想热力循环1-2-5-8-1与2-3燃煤加 热段独自构成的理想热力循环2-3-4-S-2对外做功之和等于理想循环1-3-4-5-1对外做功 之和，且在任意压力P6、P7之间都有：两个独立循环在此压力之间对外做功之和等于理想 循环1-3-4-5-1在此压力之间的对外做功。由此，可以认为，在如图2b所示的理想循环中， 太阳能（或燃煤）发电量等于太阳能（或燃煤）加热段独自构成的理想循环的发电量，且 理想辅助发电系统中，蒸汽从任意的压力P6膨胀到任意的压力P7,太阳能（或燃煤）做的 功等于其加热段独自构成的理想循环中蒸汽从P6膨胀到P7时对外做的功。可见，无论耦 合什么样的燃煤加热过程，理想循环中太阳的发电量及太阳能火用转化为功的过程只取决 于太阳能加热段本身和蒸汽膨胀到的压力。这样的评价模型在计算太阳能（或燃煤）的发 电量时不依赖其耦合的其它加热过程，体现了太阳能