塔式光热电站储热系统容量优化配置

　　南京磐能电力科技股份有限公司、河海大学能源与电气学院的研究人员毛维宙、陆华军等，在2018年第11期《电气技术》杂志上撰文指出，储热系统是塔式光热电站的重要组成部件，其容量大小一般用储热时间来描述。储热时间是储热系统所能储存的热量可以供汽轮发电机组在额定工况下运行的最大时间。

　　本文提出了一种考虑综合经济效益对电站储热时间进行优化的方法，以在我国西部某地区建设50MW塔式光热电站为例，使用该地区的实际地理气象数据,建立了塔式光热电站的能量转换效率模型及经济性评价模型，以平准化度电成本最低为优化目标，分别得到了太阳倍数分别为1.8和2.4时电站的最优储热时间取值，分析了在一定太阳倍数下，储热系统容量对电站经济效益的影响，并分析了储热系统容量对电站年容量因子的影响。

　　目前，光热电站的形式主要包括槽式、塔式、线性菲涅尔式和碟式四种[1]。其中，塔式光热发电的聚光比较高，太阳能转化率高，发电效率提升空间更大，因此是最具有开发潜力的光热发电形式，也是大规模太阳能发电的最理想方式[2]。

　　目前国内外对于塔式光热电站储热系统的研究主要集中在储热系统结构设计、储热系统仿真等方面，而对储热系统容量优化的研究较少。

　　文献[3]分析了目前储热系统的发展概况，比较了油盐和熔盐作为太阳能热电站的储热介质的经济性，得到了用来判断两者经济性优劣的比例曲线，并以50MW容量的太阳能热电站为例，建立了储热系统的经济性评价模型，通过模拟计算分析，对50MW电站的储热系统进行了优化设计，最终得出了储热系统的最佳结构。

　　文献[4]介绍了储热系统设计方法的概况以及太阳能热电站储热系统设计时在不同层次上需要考虑的因素，讨论了储热系统设计以及应用到太阳能热电站中的各种储热系统的热能和效率分析。

　　文献[5]开发了一种新的温跃层储热罐仿真模型，解决了以往文献中模型的不足，并将新的模型并入了一个100MW塔式太阳能热发电系统模型中，研究了温跃层储热罐长期运行期间的储热性能。

　　本文在建立塔式光热电站的能量转换效率模型及经济性评价模型的基础上，以平准化度电成本最低为优化目标，分别得到了太阳倍数分别为1.8和2.4时电站的最优储热时间取值。

　　本文以在我国西部某地区建设50MW塔式光热电站为例，建立了电站的能量转换效率模型和经济性评价模型，研究了定太阳倍数下储热系统容量对电站运行性能及综合经济效益的影响，得到以下结论。

　　1）太阳倍数一定时，电站LCOE随太阳倍数的增大先下降后上升。

　　2）太阳倍数为1.8时，当储热时间取6h时电站的LCOE最低，经济效益最好。

　　3）太阳倍数为2.4时，当储热时间取8h时电站的LCOE最低，经济效益最好。

　　4）太阳倍数一定时，年容量因子随储热时间的增加而增大，但增长趋势会逐渐减缓，最终趋于一个最大值。