南京磐能電力科技股份有限公司、河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院的研究人員毛維宙、陸華軍等，在2018年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，儲熱系統(tǒng)是塔式光熱電站的重要組成部件，其容量大小一般用儲熱時間來描述。儲熱時間是儲熱系統(tǒng)所能儲存的熱量可以供汽輪發(fā)電機組在額定工況下運行的最大時間。

目前已建的塔式光熱電站的儲熱時間取值比較隨意，未考慮其對電站經(jīng)濟效益的影響，本文提出了一種考慮綜合經(jīng)濟效益對電站儲熱時間進行優(yōu)化的方法，以在我國西部某地區(qū)建設(shè)50MW塔式光熱電站為例，使用該地區(qū)的實際地理氣象數(shù)據(jù),建立了塔式光熱電站的能量轉(zhuǎn)換效率模型及經(jīng)濟性評價模型，以平準化度電成本最低為優(yōu)化目標，分別得到了太陽倍數(shù)分別為1.8和2.4時電站的最優(yōu)儲熱時間取值，分析了在一定太陽倍數(shù)下，儲熱系統(tǒng)容量對電站經(jīng)濟效益的影響，并分析了儲熱系統(tǒng)容量對電站年容量因子的影響。

目前，光熱電站的形式主要包括槽式、塔式、線性菲涅爾式和碟式四種[1]。其中，塔式光熱發(fā)電的聚光比較高，太陽能轉(zhuǎn)化率高，發(fā)電效率提升空間更大，因此是最具有開發(fā)潛力的光熱發(fā)電形式，也是大規(guī)模太陽能發(fā)電的最理想方式[2]。

目前國內(nèi)外對于塔式光熱電站儲熱系統(tǒng)的研究主要集中在儲熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、儲熱系統(tǒng)仿真等方面，而對儲熱系統(tǒng)容量優(yōu)化的研究較少。

文獻[3]分析了目前儲熱系統(tǒng)的發(fā)展概況，比較了油鹽和熔鹽作為太陽能熱電站的儲熱介質(zhì)的經(jīng)濟性，得到了用來判斷兩者經(jīng)濟性優(yōu)劣的比例曲線，并以50MW容量的太陽能熱電站為例，建立了儲熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性評價模型，通過模擬計算分析，對50MW電站的儲熱系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計，最終得出了儲熱系統(tǒng)的最佳結(jié)構(gòu)。

文獻[4]介紹了儲熱系統(tǒng)設(shè)計方法的概況以及太陽能熱電站儲熱系統(tǒng)設(shè)計時在不同層次上需要考慮的因素，討論了儲熱系統(tǒng)設(shè)計以及應(yīng)用到太陽能熱電站中的各種儲熱系統(tǒng)的熱能和效率分析。

文獻[5]開發(fā)了一種新的溫躍層儲熱罐仿真模型，解決了以往文獻中模型的不足，并將新的模型并入了一個100MW塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)模型中，研究了溫躍層儲熱罐長期運行期間的儲熱性能。

本文在建立塔式光熱電站的能量轉(zhuǎn)換效率模型及經(jīng)濟性評價模型的基礎(chǔ)上，以平準化度電成本最低為優(yōu)化目標，分別得到了太陽倍數(shù)分別為1.8和2.4時電站的最優(yōu)儲熱時間取值。

圖1 塔式光熱電站實物圖

結(jié)論

本文以在我國西部某地區(qū)建設(shè)50MW塔式光熱電站為例，建立了電站的能量轉(zhuǎn)換效率模型和經(jīng)濟性評價模型，研究了定太陽倍數(shù)下儲熱系統(tǒng)容量對電站運行性能及綜合經(jīng)濟效益的影響，得到以下結(jié)論。

1）太陽倍數(shù)一定時，電站LCOE隨太陽倍數(shù)的增大先下降后上升。

2）太陽倍數(shù)為1.8時，當(dāng)儲熱時間取6h時電站的LCOE最低，經(jīng)濟效益最好。

3）太陽倍數(shù)為2.4時，當(dāng)儲熱時間取8h時電站的LCOE最低，經(jīng)濟效益最好。

4）太陽倍數(shù)一定時，年容量因子隨儲熱時間的增加而增大，但增長趨勢會逐漸減緩，最終趨于一個最大值。