《洁净煤技术》“煤炭与可再生能源耦合发电”虚拟专题

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《洁净煤技术》“煤炭与可再生能源耦合发电”虚拟专题

来源：洁净煤技术

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行业视野: 洁净煤技术
类别; 177个
关键词; 184位
专家; 44篇
论文; 26713IP
点击量; 21471次
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可再生能源与燃煤发电集成互补系统综述

作者(Author)：王瑞林, 孙杰, 洪慧

摘要：在碳达峰、碳中和背景下，可再生能源与燃煤发电相互耦合可提高可再生能源利用效率、降低发电成本，有利于燃煤发电的绿色低碳化升级。从集成形式、运行调控及分析评价3方面综述了可再生能源和燃煤发电的集成互补相关研究。首先梳理了可与燃煤发电直接耦合的太阳能光热及生物质的各类集成形式和工作原理。其次，介绍了目前关于太阳能光热耦合燃煤发电动态特性及调控规律研究，生物质耦合燃煤发电运行中结渣、腐蚀等问题改善方法；概述了风电、光伏与燃煤发电协调运行的调控策略及优化配置研究。最后，梳理了针对光煤互补系统热力性能、经济性、综合性能的评价研究进展；介绍了生物质与燃煤发电耦合的综合性能评价及系统中生物质发电量评估的研究进展；概述了风电、光伏与燃煤发电协调运行中的稳定性、灵活性量化评价及综合性能评价指标体系构建等。最后，针对目前可再生能源与燃煤发电互补系统的研究现状，提出太阳能光热与燃煤发电集成应致力于实现综合系统深度调峰的灵活性运行调控研究；生物质与燃煤耦合发电在进一步研究减缓生物质耦合带来的燃烧问题外，应注重耦合系统中生物质发电准确计量等评价问题；光伏、风电与燃煤发电的协调运行在调度规划研究外，应进一步开展风光火项目内部责任分担和利益分配机制研究，从而实现不同类型电源间的协同持续发展。

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洁净煤技术

2022年第11期

727

336
不同污泥混燃发电工艺生命周期评价

作者(Author)：周钢, 宋涛, 马士伟, 沈来宏, 葛晖骏

摘要：为从碳视角下研究市政污泥的最优处理工艺，通过生命周期评价方法，分别对市政污泥与一般工业固废、烟煤、稻秸混燃发电工艺的生命进程进行环境影响、资源消耗分析及碳排放核算。将3种污泥混燃工艺分为生产上游、生产过程和生产下游3个阶段，充分考虑全球性、区域性及局地性3个视角下各环境影响类型权重。计算结果表明，每处理1 t湿污泥（含水率65%），3种混燃工艺在全球性视角下总环境影响值最大，分别为0.87、0.12、0.09人·a/t；生产上游、生产过程（发电阶段）是导致环境恶化的2个主要阶段；全球变暖、酸化以及固体废弃物是对总环境影响贡献程度较大的3种环境影响类型；3种混燃工艺净碳排放量分别为6 522、742、410 kg （以CO2计）。在资源消耗方面，污泥与一般工业固废混燃发电工艺的资源消耗潜值最大，其次为污泥与烟煤混燃发电工艺，污泥与稻秸混燃发电工艺最小。综合来看，污泥与稻秸混燃发电工艺是最环保且节约资源的污泥处置工艺，值得大力推广。

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洁净煤技术

2022年第11期

660

283
不同污泥混燃发电工艺生命周期评价

作者(Author)：周钢, 宋涛, 马士伟, 沈来宏, 葛晖骏

摘要：为从碳视角下研究市政污泥的最优处理工艺，通过生命周期评价方法，分别对市政污泥与一般工业固废、烟煤、稻秸混燃发电工艺的生命进程进行环境影响、资源消耗分析及碳排放核算。将3种污泥混燃工艺分为生产上游、生产过程和生产下游3个阶段，充分考虑全球性、区域性及局地性3个视角下各环境影响类型权重。计算结果表明，每处理1 t湿污泥（含水率65%），3种混燃工艺在全球性视角下总环境影响值最大，分别为0.87、0.12、0.09人·a/t；生产上游、生产过程（发电阶段）是导致环境恶化的2个主要阶段；全球变暖、酸化以及固体废弃物是对总环境影响贡献程度较大的3种环境影响类型；3种混燃工艺净碳排放量分别为6 522、742、410 kg （以CO2计）。在资源消耗方面，污泥与一般工业固废混燃发电工艺的资源消耗潜值最大，其次为污泥与烟煤混燃发电工艺，污泥与稻秸混燃发电工艺最小。综合来看，污泥与稻秸混燃发电工艺是最环保且节约资源的污泥处置工艺，值得大力推广。

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洁净煤技术

2022年第11期

660

283
医疗固废-燃煤电厂耦合发电系统优化集成与性能分析

作者(Author)：孙文

摘要：为实现高效、清洁的医疗垃圾资源化利用，提出医疗固废等离子气化与燃煤机组耦合的发电系统。在集成系统中，医疗垃圾在等离子气化炉中转化为高品质合成气，经冷却后直接送入燃煤锅炉燃烧，合成气冷却释放的热能用于加热燃煤电站热力系统中2号高压加热器出口的锅炉给水，从而减少汽轮机高压缸中高品质蒸汽的抽取量。以处理量6.72 t/h的等离子气化炉和某660 MW燃煤发电机组为研究对象，基于Aspen Plus平台对原系统和集成系统进行仿真模拟，并通过能源分析、（火用）分析和经济性分析对系统集成前后进行了比较。根据热力学第一定律，系统集成后净发电功率提升了10.52 MW，垃圾侧的净发电效率高达36.21%。从热力学第二定律来看，系统集成前后，锅炉的（火用）损增幅最大，其次是凝汽器和汽轮机，而气化部分总（火用）损为5.11 MW。系统总（火用）损仅增加了0.27%，系统垃圾侧发电（火用）效率为33.41%。根据经济性分析结果，在生命周期内医疗固废处理项目的净现值可达45 764.66万元，动态回收周期为3.05 a。该集成系统具有良好的热力学性能和经济性能，有望为工程实践提供一定指导。

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洁净煤技术

2022年第11期

630

293
太阳能热与燃煤电站互补发电技术综述

作者(Author)：侯宏娟, 张楠, 丁泽宇

摘要：太阳能热与燃煤电站互补发电(SAPG)系统作为一种新型互补发电技术，在减少燃煤电站CO2排放的同时，可降低光热发电成本，近年来备受关注。首先，基于槽式和塔式太阳能集热场工作原理和运行特点，总结了槽式和塔式太阳能集热场与燃煤机组集成时的多种耦合方案，并对不同耦合方案下系统的集成原理进行分析。因塔式太阳能集热场换热介质的工作温度较高，与燃煤机组的集成部位既可在回热系统侧，也可在锅炉侧，槽式太阳能集热场换热介质工作温度较低，与燃煤机组集成多在回热系统侧。其次，总结了SAPG系统热力性能研究进展，目前针对SAPG系统热力性能的研究多集中在静态性能方面，动态性能分析较少。静态性能分析主要包括设计工况、变工况下系统光电转换效率、太阳能发电功率等性能指标以及蓄热系统对SAPG系统运行影响等。结果表明，无论在何种工况下，SAPG系统中的光电转换效率均明显高于纯光热系统；动态性能分析主要研究太阳辐照强度实时变化、系统云遮等工况下，SAPG系统在一段时间内的参数变化规律，分析太阳辐照扰动对系统运行稳定性、安全性的影响，并制定SAPG系统的运行控制策略。然后，论述了SAPG系统经济性能，经计算，SAPG系统发电成本约0.66元/kWh。对于太阳能贡献度的计算，分析热量比例分配法、抽汽做功能力法、热经济成本法和太阳能贡献度解析算法4种方法，其中太阳能贡献度解析法和热经济成本法不仅考虑了能量、品位，还兼顾太阳热能在系统中的不等价特性，是2种相对准确的太阳能贡献度计算方法。目前SAPG电站的实际工程较少，且多分布在国外，国内仅有大唐天威嘉峪关10 MW槽式光煤互补项目和山西国金2个实际工程项目，实际运行数据及经验相对较少。最后，基于目前SAPG系统研究现状，提出太阳能与燃煤机组互补发电技术未来可能的发展方向，即寻求提升燃煤机组深度调峰能力的SAPG耦合方案、挖掘SAPG系统的热电联供技术将成为SAPG技术重点研究课题。

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洁净煤技术

2022年第11期

708

338
基于镁基燃煤烟气碳捕集的太阳能-燃煤互补发电系统设计

作者(Author)：王雨豪, 朱岩林, 刘文卓, 邢晨健, 王瑞林, 赵传文

摘要：燃煤等化石能源电站CO2排放量巨大，开展燃煤电站碳减排是实现双碳目标的必经之路。碱金属基固体吸收剂捕集CO2具有再生能耗低、选择性高等优点。但依靠电站自身能量实现碳捕集，能效代价巨大，对此提出利用槽式太阳能集热驱动镁基碳捕集再生，避免燃煤发电单一碳捕集的效能损失，同时将碳酸化放热替代电厂抽汽加热给水，提升发电量。基于某典型燃煤电站开展系统设计及分析，计算设计系统引入槽式太阳能和碳捕集系统带来的增发功率，比较设计系统、单一燃煤碳捕集系统及参比系统的总出功。结果表明，相比单一燃煤碳捕集系统，设计系统避免了46.4 MW发电功率损失，同时借助碳酸化放热，发电功率提升了46.2 MW。设计系统较单一燃煤碳捕集和单一光热发电的简单叠加系统发电功率增加了44 MW，实现了1+1＞2的集成效果。典型日分析下考虑1 d中太阳直射辐射强度的变化，设计系统可通过调控碳捕集过程避免辐照过高/过低对系统稳定运行的影响，典型日下系统平均碳捕集量达135.6 t/h，增发功率达23.2 MW/h，实现了系统的变工况高效运行。设计系统避免了电站自身碳捕集带来的效能损失，提高了发电量，实现了太阳能高效利用和化石能源清洁利用，为可再生能源与化石能源的互补低碳高效利用提供思路。

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洁净煤技术

2022年第11期

625

338
基于品位耦合的太阳能互补联合循环发电系统集成评价理论

作者(Author)：施瑶璐, 张振文, 孙杰, 魏进家

摘要：太阳能互补联合循环（ISCC）系统被认为是高效利用太阳能与化石能源的最有前景的途径之一。然而，由于目前缺乏对太阳能互补集成系统的普适性分析与评价，导致统一评价体系下不同集成系统方案之间的直接性能对比难以实现。鉴于此，首先提出并建立一套具有普适性的ISCC系统理论模型，该模型涵盖了太阳能集成到布雷顿循环与朗肯循环的不同耦合方案，对不同集成系统进行合理概括。基于（火用）分析理论推导得到统一性评价指标——燃料节省因子理论表达式，并对其进行验证，运用该评价方法对不同集成方案进行横向性能评估。然后基于能量品位耦合思想，利用统一表达式中的桥接项揭示了ISCC系统集成中的“分配效应”，即分配给布雷顿循环和朗肯循环的总输入（（火用））比例因太阳能投入位置的不同而改变。最后扩展了前期工作提出的“叠加效应”在ISCC系统中的应用，说明系统总燃料节省因子由代表太阳能投入带来直接效益的基本项、代表太阳能投入对系统中各组件浮动影响的浮动项和代表太阳能投入后隐含的循环间影响的桥接项叠加综合决定，包括太阳能局部整合的直接影响和各部分之间的相互影响。该研究结果具有普适性，为未来复杂太阳能互补多循环系统研究应用提供理论指导。

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洁净煤技术

2022年第11期

477

289
太阳能耦合1 000 MW二次再热超超临界机组节能优化设计

作者(Author)：王婧, 段立强, 姜越

摘要：为降低600 ℃二次再热超超临界燃煤发电机组的发电煤耗和碳排放量，针对某1 000 MW典型二次再热超超临界燃煤发电机组（方案1），提出耦合太阳能加热除氧器出口回热系统给水的设计方案（方案2），并进行对比研究。采用基于（火用）分析的单耗分析法对比了1 000 MW等级600 ℃二次再热机组不同方案的热力性能，并分析各方案在变工况下的能耗分布情况。结果表明：二次再热燃煤机组集成太阳能后，显著降低发电煤耗和碳排放量；耦合太阳能的二次再热燃煤机组方案2在各工况下发电煤耗均低于方案1，100% THA工况下，方案2抽取除氧器出口10%、30%、50%、70%、100%的给水用太阳能加热时，发电煤耗分别降低4.59、15.70、24.96、32.56、41.32 g/kWh，碳排放量分别降低12.70、43.50、69.10、90.28、114.50 g/kWh，节煤降碳效果明显；采用单耗分析法研究机组各设备单元的附加单耗，方案2锅炉、回热加热器和冷凝器的附加单耗相比方案1均下降；随除氧器出口给水采用塔式太阳能加热比例的提高，方案2锅炉的附加单耗明显降低，方案2增加了太阳能设备，太阳能的附加单耗高于方案1。因此，耦合太阳能有助于进一步提升火电机组性能。

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洁净煤技术

2022年第11期

452

257