一种生物质能太阳能联合发电系统
发布者:lzx | 来源:PV-tech | 0评论 | 587查看 | 2020-03-03 11:06:18    

随着化石燃料的消耗殆尽,大力发展可再生能源是当前的迫切要求。可再生能源主要包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等能源。风能、太阳能、水能等能源的稳定性与地质环境息息相关,因此,其不稳定性也大大提高。


生物质是有机物质,具有一定能量、养分、机械强度。代表性生物质包括动物粪便、农作物废弃物、木材、固体废弃物等[1]。而作为一个农业大国,我国年产农作物秸秆约7亿t,列世界之首[1]。因此,在多种可再生能源中,生物质能由于其丰富的资源、低污染性以及广泛的分布性越发受到众多研究者的关注。在2016年我国发布的《能源发展“十三五”规划》中,提到要“积极发展生物质液体燃料、气体燃料、固体成型燃料”。


生物质能源的利用技术主要有沼气技术、生物质燃料酒精、生物质发电、生物质热裂解液化技术等,其中生物质发电对环境污染程度低[2],前景广阔。因此,生物质能源的应用符合国家能源战略多元化和发展绿色低碳经济的需求。2013年我国的生物质发电设备已经达到750万kW装机容量。因此,大力发展生物质发电,使之产业化,将进一步优化我国能源利用结构,促进可再生能源发展。


目前生物质发电还存在许多挑战,如原料易受到天气、季节性的影响,原料分布不集中,且运输成本较高,产业链与行业规范不完善等,这些因素严重阻碍了我国生物质能源的发展。本文针对生物质发电与多种可再生能源联合发电进行综合讨论,以期发现生物质发电利用的优良方法,促进生物质发电的进一步发展。


多种可再生能源中,太阳能是所有可再生能源发展的基础,开发利用太阳能对节约常规能源、保护自然环境及减缓气候变化均具有重要的意义,然而太阳能发电的弊端同样不可忽视,其弊端之一在于太阳能的低能流密度,太阳能发电过程中需要大面积光学反射装置和昂贵的接收装置,这使得应用成本大大增加;其次,独立太阳能热发电系统的发电效率低,年太阳能净发电效率不超过15%;


最重要的是,由于受到昼夜、天气等因素的影响,太阳能供应具有间歇性与不连续性[3]。另外,由于受到地理环境的影响,不同地区的太阳能资源相差较大。根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准,我国不同地区太阳能分布情况如表1所示。


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表1,我国不同地区太阳能分布


从表1可知,地理因素对太阳能的供应具有显著影响。昼夜交替与天气变化同样会造成太阳能来源不稳定。为降低太阳能发电对太阳能来源稳定性的依赖程度,考虑采用将生物质发电与太阳能发电联合的方式来获得稳定的电量输出。联合发电可为用户提供连续稳定的电能,还能使生物质能得到更合理的应用。


太阳能发电方式包括槽式、塔式和碟式3种。


塔式太阳能发电系统目前处于商业示范阶段,技术开发风险较高;碟式太阳能发电系统则处于试验阶段,且运行规模较小;槽式太阳能发电系统已实现商业化,电站规模较大。因此,槽式太阳能发电系统更适合与生物质发电系统联合应用。


生物质能太阳能联合发电系统可分为3个部分:太阳能集热装置、循环流化床锅炉以及汽轮机发电系统。当太阳能来源稳定时,可通过相关设置将太阳能集热装置与循环流化床锅炉进行联合,以实现太阳能和生物质能的共同发电。


在太阳能来源不稳定或没有太阳能来源的条件下,可单独采用生物质发电系统。槽式太阳能与生物质联合发电同样采用该原理,其联合发电系统由生物质能辅助锅炉、槽式太阳能辅助系统及动力系统组成。


太阳辐射条件较好时,太阳光线聚集到集热装置上,对集热装置中的导热油进行加热。当导热油被加热到一定温度时,高温导热油依次流经过热器、蒸汽发生器以及预热器,以热交换方式将热量传递给锅炉循环水,对其进行加热,此时被冷却的导热油再次回到太阳能集热器中,等待再次被加热。


被加热的锅炉循环水受热蒸发,形成水蒸汽,带动汽轮机做功发电。如光照条件较差或在夜间,启动生物质辅助系统以维持对外电力输出的稳定。

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