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摘 要：伴随着经济的快速发展和能源需求量的持续增长，化石燃料燃烧所产生的温室气体排放给环境造成了越来越沉重的压力。我国目前正在大力进行能源结构调整，对传统火电机组进行改造，将新型发电形式-太阳能光热发电技术引入传统火电机组，形成一种新型发电形式-光煤互补，提高系统效率，同时，依托传统火电机组，降低太阳能热发电的成本，在保持系统安全稳定的基础上，以达到节能减排，节约成本的目的。
关键词：结构调整；改造；光煤互补；节能减排
1 概述
光煤互补是将槽式太阳能光场收集的热量通过导热介质熔盐和二号高压加热器出口的部分给水换热，然后输入到一号高加入口，将太阳能光场收集的热量引入热力循环。
在该过程中，保证锅炉给水温度不变，保证机组额定出力不变，太阳能光场收集的热量可以减少一段抽汽汽量，减少的汽量去汽轮机高压部分做功，从而减少汽轮机进汽量，达到节煤效果。
光煤互补槽式太阳能系统包括以下2个子系统：
（1）聚光集热子系统。是系统的核心，由槽式抛物面反光镜、接收器和跟踪装置构成。其中的接收器多用真空管式接收器；集热系统的跟踪方式多采用一维跟踪。
聚光集热子系统，可分为东西向和南北向两种布置方式。东西布置只需在特定时间进行调整即可；南北放置时多采用单轴跟踪方式进行追日。跟踪方式分为开环、闭环和混合式3种控制方式。开环控制由总控制室依据地理位置和当地时间计算出太阳能的位置，从而通过转动电机带动聚光器绕轴转动跟踪太阳。优具有控制结构和控制方式简单的优点，然而很容易产生累积误差。采用闭环控制方式，每个集热器均配有一个伺服电机，通过传感器确定太阳的位置，通过总控制室计算机控制伺服电机实现聚光器绕轴转动，跟踪太阳。这种跟踪方式追踪精度高但是容易受到天气和灰尘的影响。采用混合式则秉承了以上两种控制方式的优点，同时也克服了各自的缺点。南北向放置时，除了正常的平放东西跟踪外，还需集热器作一定角度的倾斜以达到更好的聚光效率。目前槽式系统技术已成熟，大规模商业运行，已形成相关产业，现在在建和即将建设的电站大多采用混合式控制。
（2）换热子系统。本项目中工质为熔盐，集热中熔盐被加热后，进入换热子系统中将热量传递给给水，引入热力循环。
换热子系统的功能是替代常规火电机组中的2号高加，将热力循环中的给水加热到机组要求参数。换热子系统通常由换热器和相关的管道阀门以及仪表仪器等组成。在该系统中，换热器是主要设备，设计为卧式U型管型换热器。管侧工质为水，壳侧工质为导热介质。管子和壳体均选用碳钢材料。管束按照正三角形排列。
2 光煤互補的优势
利用太阳能热发电技术与煤电进行互补发电，一方面可以达到实现节能减排的目的，另一方面，通过光煤互补间接地降低了光热发电的成本。在技术方面，系统的运行不会受到聚光系统的启停影响，避免了由此产生的损失，同时无需设置储热系统即可实现全天候稳定发电。
2.1 节能减排
以330MW热电机组改造为例，上述光煤互补方案经改造需要一号高加和二号高加中间给水管道加装三通和调阀，汽轮机本体和所有辅助设备均不需要改造。改造前后参数见表。
改造后热耗降低167.7kJ/kW·h，按煤热值4.5kCal/kg计算，节煤8.9g/kW.h。
因现场具体参数未确定，据估算，改造后，按照平均每天光煤互补运行8小时，全年2920小时运行，满发额定功率330WM，按每吨煤760元计算，年节煤8577吨，年节约651.9万元。同时每年可减排二氧化硫25.48吨，可减排烟尘1.55吨，可减排氮氧化物28.46吨。
2.2 降低光热成本
在光煤互补系统中，抛物槽式太阳能集热器替代传统火电机组的高压给水加热器，收集300℃以下的中低温太阳能，从而达到加热锅炉给水的目的，而以往被抽取的高温、高压蒸汽抽汽继续在汽轮机中膨胀作功，提高机组效率，从而有效增加电站出功。同时，中高温太阳热能融入到先进的大规模燃煤机组，与高参数的蒸汽朗肯循环相匹配，进而提升中低温太阳能的作功能力，实现高效热转功。
3 总结
光煤互补发电是将传统的常规火电和清洁型发电形式槽式太阳能发电技术相结合的新型发电技术，通过在汽轮机2号高加的两侧增加相应的管路和阀门等将槽式太阳能集热系统和换热系统引入发电系统，通过太阳能对汽轮机热量进行补充，提高了汽轮机的效率和出功，同时也降低了槽式太阳发电的成本，减少了启停损失，保证了系统的安全性，降低了投资风险。
参考文献
[1]许璐，彭烁，洪慧，等.330 MW光煤互补发电系统变辐照变工况性能研究[J].中国电机工程学报，2014，34（20）：3347-3355.
[2]彭烁，洪慧，周贤，等.煤炭与太阳能互补发电系统变工况热力性能研究[J].中国电机工程学报，2016，36（S1）：161-169.
（作者单位：哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司）
关键词：结构调整；改造；光煤互补；节能减排
1 概述
光煤互补是将槽式太阳能光场收集的热量通过导热介质熔盐和二号高压加热器出口的部分给水换热，然后输入到一号高加入口，将太阳能光场收集的热量引入热力循环。
在该过程中，保证锅炉给水温度不变，保证机组额定出力不变，太阳能光场收集的热量可以减少一段抽汽汽量，减少的汽量去汽轮机高压部分做功，从而减少汽轮机进汽量，达到节煤效果。
光煤互补槽式太阳能系统包括以下2个子系统：
（1）聚光集热子系统。是系统的核心，由槽式抛物面反光镜、接收器和跟踪装置构成。其中的接收器多用真空管式接收器；集热系统的跟踪方式多采用一维跟踪。
聚光集热子系统，可分为东西向和南北向两种布置方式。东西布置只需在特定时间进行调整即可；南北放置时多采用单轴跟踪方式进行追日。跟踪方式分为开环、闭环和混合式3种控制方式。开环控制由总控制室依据地理位置和当地时间计算出太阳能的位置，从而通过转动电机带动聚光器绕轴转动跟踪太阳。优具有控制结构和控制方式简单的优点，然而很容易产生累积误差。采用闭环控制方式，每个集热器均配有一个伺服电机，通过传感器确定太阳的位置，通过总控制室计算机控制伺服电机实现聚光器绕轴转动，跟踪太阳。这种跟踪方式追踪精度高但是容易受到天气和灰尘的影响。采用混合式则秉承了以上两种控制方式的优点，同时也克服了各自的缺点。南北向放置时，除了正常的平放东西跟踪外，还需集热器作一定角度的倾斜以达到更好的聚光效率。目前槽式系统技术已成熟，大规模商业运行，已形成相关产业，现在在建和即将建设的电站大多采用混合式控制。
（2）换热子系统。本项目中工质为熔盐，集热中熔盐被加热后，进入换热子系统中将热量传递给给水，引入热力循环。
换热子系统的功能是替代常规火电机组中的2号高加，将热力循环中的给水加热到机组要求参数。换热子系统通常由换热器和相关的管道阀门以及仪表仪器等组成。在该系统中，换热器是主要设备，设计为卧式U型管型换热器。管侧工质为水，壳侧工质为导热介质。管子和壳体均选用碳钢材料。管束按照正三角形排列。
2 光煤互補的优势
利用太阳能热发电技术与煤电进行互补发电，一方面可以达到实现节能减排的目的，另一方面，通过光煤互补间接地降低了光热发电的成本。在技术方面，系统的运行不会受到聚光系统的启停影响，避免了由此产生的损失，同时无需设置储热系统即可实现全天候稳定发电。
2.1 节能减排
以330MW热电机组改造为例，上述光煤互补方案经改造需要一号高加和二号高加中间给水管道加装三通和调阀，汽轮机本体和所有辅助设备均不需要改造。改造前后参数见表。
改造后热耗降低167.7kJ/kW·h，按煤热值4.5kCal/kg计算，节煤8.9g/kW.h。
因现场具体参数未确定，据估算，改造后，按照平均每天光煤互补运行8小时，全年2920小时运行，满发额定功率330WM，按每吨煤760元计算，年节煤8577吨，年节约651.9万元。同时每年可减排二氧化硫25.48吨，可减排烟尘1.55吨，可减排氮氧化物28.46吨。
2.2 降低光热成本
在光煤互补系统中，抛物槽式太阳能集热器替代传统火电机组的高压给水加热器，收集300℃以下的中低温太阳能，从而达到加热锅炉给水的目的，而以往被抽取的高温、高压蒸汽抽汽继续在汽轮机中膨胀作功，提高机组效率，从而有效增加电站出功。同时，中高温太阳热能融入到先进的大规模燃煤机组，与高参数的蒸汽朗肯循环相匹配，进而提升中低温太阳能的作功能力，实现高效热转功。
3 总结
光煤互补发电是将传统的常规火电和清洁型发电形式槽式太阳能发电技术相结合的新型发电技术，通过在汽轮机2号高加的两侧增加相应的管路和阀门等将槽式太阳能集热系统和换热系统引入发电系统，通过太阳能对汽轮机热量进行补充，提高了汽轮机的效率和出功，同时也降低了槽式太阳发电的成本，减少了启停损失，保证了系统的安全性，降低了投资风险。
参考文献
[1]许璐，彭烁，洪慧，等.330 MW光煤互补发电系统变辐照变工况性能研究[J].中国电机工程学报，2014，34（20）：3347-3355.
[2]彭烁，洪慧，周贤，等.煤炭与太阳能互补发电系统变工况热力性能研究[J].中国电机工程学报，2016，36（S1）：161-169.
（作者单位：哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司）