太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電技術(shù)與政策研究

王 瀅 國網(wǎng)嘉興供電公司

太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電技術(shù)與政策研究

王 瀅 國網(wǎng)嘉興供電公司

隨著新型節(jié)能發(fā)電技術(shù)開發(fā)力度的不斷加大，太陽能與燃煤互補(bǔ)的發(fā)電形式成為現(xiàn)階段太陽能利用主要方向之一，成為發(fā)電技術(shù)研究主要趨勢。鑒于此，本文對太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電技術(shù)及發(fā)電政策的改進(jìn)進(jìn)行了相關(guān)探討，旨在推動太陽能輔助燃煤發(fā)電技術(shù)更快發(fā)展。

發(fā)電技術(shù)；太陽能輔助燃煤機(jī)組；減排成本模型；政策

前言

目前，我國發(fā)電方式仍以火力發(fā)電為主，電力結(jié)構(gòu)仍以燃煤機(jī)組為主，但火力發(fā)電不僅能源消耗量巨大，而且污染物排放量極大，給能源短缺和環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅。為了減少能源消耗，降低污染物排放，大力發(fā)展太陽能輔助燃煤發(fā)電技術(shù)成為重要課題。

1.太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電技術(shù)分析

1.1 太陽能輔助燃煤發(fā)電機(jī)組集成方案

在太陽能輔助燃煤發(fā)電機(jī)組中，太陽能主要是作為輔助熱源來代替原燃煤機(jī)組的回?zé)岢槠訜徨仩t給水，對于代替的抽汽量是越多越好，而實現(xiàn)全部代替是人們發(fā)展太陽能燃煤輔助機(jī)組的最終目標(biāo)[1]。被太陽能取代的抽汽留在汽輪機(jī)中繼續(xù)做功，這樣有利于燃煤消耗量的減少和機(jī)組發(fā)電功率的增加。太陽能集熱系統(tǒng)采用定出口溫度模式，隨著太陽輻照強(qiáng)度的變化流量進(jìn)行自動調(diào)整。

1.2 系統(tǒng)建模與經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)太陽能輔助燃煤機(jī)組的運(yùn)行特征與功能用途對這種發(fā)電技術(shù)進(jìn)行分析，采用建模的方法最為直觀和常見。太陽能輔助燃煤機(jī)組模型建立包括多種模型，如減排成本分析模型、集成系統(tǒng)減排量模型、能源電力CGE模型、太陽能與燃煤供電分?jǐn)偰Ｐ汀⑾到y(tǒng)評價模型、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價模型等等[2]。太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)的減排成本為發(fā)電系統(tǒng)的單位發(fā)電成本減去純?nèi)济簷C(jī)組單位發(fā)電成本，然后再比上純?nèi)济簷C(jī)組排放因子與太陽能輔助燃煤機(jī)組排放因子之差。將等效焓降引入減排成本計算公式當(dāng)中，同時為簡化運(yùn)算，假設(shè)每年燃煤量、發(fā)電量都是相同的，年利率也是固定不變的，這樣太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)的減排成本計算公式變?yōu)?/p>

式中，β為投資收益率，M為年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)，F(xiàn)年燃料費(fèi)，I為總投資，P為煤炭價格，G為年發(fā)電量，r為利率，b為供電煤耗率。當(dāng)太陽能集成系統(tǒng)位置確定后，有效太陽能供電率的值是確定的，且工況下的變化幅度不大，因而計算過程中往往將其取固定值[3]。這樣經(jīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化之后，減排成本計算公式可以反映出太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電減排成本的主要影響因素，包括單位面積的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，投資收益率、集成參數(shù)、設(shè)計輻射強(qiáng)度、煤炭價格、太陽能輻射資源等。因而在對太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和運(yùn)行過程中，應(yīng)對上述各種影響因素予以全面充分的考慮，以實現(xiàn)太陽能互補(bǔ)燃煤機(jī)組發(fā)電的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。

2.太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電政策改進(jìn)

結(jié)合上文分析，太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電在政策的改進(jìn)上，應(yīng)引入規(guī)劃總量機(jī)制，優(yōu)化機(jī)組集成方案設(shè)計，并加強(qiáng)碳稅等相關(guān)稅對太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電的影響分析和各種模型的構(gòu)建，以不斷改進(jìn)太陽能輔助燃煤機(jī)組設(shè)計方案，提升互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工作性能與能源利用率。將規(guī)劃總量引入到太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電的CGE模型之中，主要是將規(guī)劃總量作為模型的外生變量，這需要從經(jīng)濟(jì)角度和技術(shù)角度出發(fā)，對不同規(guī)劃總量對社會能源需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活等的影響進(jìn)行分析，對二氧化碳減排影響進(jìn)行分析[4]。同時，還要對二氧化碳排放量和機(jī)組發(fā)電、供電量進(jìn)行計算。通過上述內(nèi)容的分析與相關(guān)量的計算發(fā)現(xiàn)，太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)的改造新建會增加企業(yè)生產(chǎn)成本與產(chǎn)品價格，會改變用戶需求，且隨著太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電規(guī)劃總量的增大，二氧化碳排放量減少，而機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電供電量上升。此外，當(dāng)太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電規(guī)劃總量處于某一固定水平條件下，碳稅的征收會增加企業(yè)生產(chǎn)成本，改變能源及部門需求，導(dǎo)致煤炭需求量和火電需求量大幅下將，主要是因為能源投入要素之間存在相互替代關(guān)系，人們可以采用其他要素來代替成本增加的原有能源。因此在發(fā)電政策上要對碳稅影響予以充分考慮。

3.總結(jié)

太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電技術(shù)是發(fā)電行業(yè)一個新的發(fā)展方向，其在減少燃煤消耗量和污染物排放中所具有的作用不可小覷。因此，電力技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮各方面因素對太陽能輔助燃煤機(jī)組汽輪機(jī)、集熱器等裝置進(jìn)行合理選擇，對發(fā)電系統(tǒng)各模塊進(jìn)行合理設(shè)計，以實現(xiàn)太陽能在發(fā)電領(lǐng)域的高效利用。

[1]毛劍. 太陽能輔助燃煤機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)性能研究及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價[D].華北電力大學(xué),2015.

[2]韓中合,王繼選,王營營等. 太陽能輔助燃煤機(jī)組碳捕集系統(tǒng)性能研究及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報,2014,05:724-733.

[3]胡永生. 太陽能與燃煤機(jī)組互補(bǔ)電站熱力特性與集成機(jī)理研究[D].華北電力大學(xué),2014.

[4]祁成. 生物質(zhì)與太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析[D].華北電力大學(xué),2012.