کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی نسخه تمام متن
771533 897642 2016 12 صفحه PDF 29 صفحه WORD دانلود کنید
عنوان انگلیسی مقاله
High performance integrated solar combined cycles with minimum modifications to the combined cycle power plant design
ترجمه فارسی عنوان
چرخه‌‌های ترکیبی جامع خورشیدی بازده بالا با حداقل تغییرات در طراحی چرخه ترکیبی نیروگاه
کلمات کلیدی
چرخه ترکیبی گاز طبيعی، چرخه ترکیبی مجتمع خورشیدی، رفتار خارج از طراحی عملیات، انرژی خورشيدي، سهم خورشیدی، بازسازی مجدد
فهرست مطالب مقاله


چکیده

کليدواژگان

1.مقدمه

2. رفتار خارج از عملیات نیروگاه چرخه ترکیبی گاز طبیعی

2.1 اعتبار سنجی خروجی قدرت

شکل 1: خروجی توربین گاز و توربین بخار نسبت به بار توربین گاز

2.2 توربین گازی

شکل 2. نتایج ترموفلکس: تغییر دما خروجی توربین (TOT)، دمای ورودی توربین (TIT) و جریان جرمی گاز خروجی ( QUOTE  ) با بار توربین گاز.

شکل 3. نتایج ترموفلکس: تغییر نسبت فشار توربین گاز (PR) و بازده چرخه (g) با بار توربین گاز.

2.3 چرخه بخار

 2.3.1 پارامترهای چرخه

شکل 4: تغییر HP، IP وLP  (الف) جریان جرمی بخار و (ب) فشار تبخیر با بار توربین گاز. 

2.3.2 منحنی های مشخصه توربین بخار

شکل 5: رابطه میزان گسترش و جریان جرم تصحیح شده برای (الف) توربین بخار فشار متوسط (ب) توربین بخار پرفشار.

2.3.3 مولد بخار با توان بازیافت حرارت

شکل 6: تغییرات در بارهای مختلف توربین گاز (الف) بازده‌های حرارتی اچ آر اس جی؛ (ب) ضرایب انتقال حرارت کلی؛ (ج) حداقل اختلاف دما.

2.4 چرخه ترکیبی

شکل 7. نتایج ترموفلکس: تغییر توربین گاز، چرخه بخار و راندمان حرارتی ترکیبی با بار توربین گاز.

جدول 1بازده حرارتی طراحی خارج از عملیات چرخه ترکیبی. مقایسه داده‌های نیروگاه (داده های ENEL) و پیش بینیهای ترموفلکس

3. استراتژی های عملیاتی و تغییرات طراحی چرخه ترکیبی خورشیدی مجتمع

شکل 8. نمودار جریان توموفلکس چرخه ترکیبی مجتمع خورشیدی (ISCC1).

3.1 افزایش قدرت در برابر صرفه جویی در مصرف سوخت

3.2 معیارهای عملکرد

3.3. استراتژی تقویت قدرت

شکل 9. طرح بندی شماتیک ISCC1.

3.3.1 سناریوی تقویت قدرت اول

شکل 10: جریان جرمی بخار و فشار در ورودی توربین پرفشار در سناریوی اول

3.3.2 سناریوی تقویت قدرت دوم

3.3.3 سناریوی افزایش قدرت سوم

شکل 11. تغییر بازده تابش خورشیدی به الکتریکی در سناریوی سوم

3.3.4 مقایسه سناریوهای تقویت قدرت

جدول 2 مقایسه سناریوهای تقویت توان

3.4 استراتژی صرفه جویی در مصرف سوخت

3.4.1 اولین سناریو صرفه جویی در سوخت

شکل 12. تغییرات خروجی قدرت بار توربین گاز چرخه توربین گاز و چرخه پایینی بخار با و بدون پیوندرنی در سناریوی صرفه جویی سوخت 1

3.4.2 سناریوی دوم صرفه جویی در سوخت

3.5 مقایسه بین صرفه جویی در مصرف سوخت و افزایش توان

شکل 13- (الف) بازده تابش خورشیدی به الکتریکی در برابر روزنه نرمال تابش؛ (ب) بازده حرارتی آی اس سی سی در برابر روزنه نرمال تابش   

4. حداکثر تولید انرژی سالانه آی اس سی سی با استفاده از تجهیزات مشابه ان جی سی سی اصلی

4.1 تغییر پارامترهای توربین گاز با دمای محیط

شکل 14. مقدار جریان جرمی گاز خروجی توربین گاز ( QUOTE  ) و دمای خروجی (TOT) در برابر دمای محیط

شکل 15- خروجی قدرت توربین گاز ( QUOTE  ) و بازده حرارتی (ᶯ) در برابر دمای محیط

4.2 تغییر قدرت خروجی آی اس سی سی با دمای محیط و تابش خورشید

شکل 16-تغییرات خروجی قدرت آی اس سی سی 1 با دمای محیط و تابش فرودی

شکل 17.(الف) تولید انرژی ماهانه ان جی سی سی و آی اس سی سی 1 در فالون؛ (ب) تولید انرژی افزایشی خورشیدی ماهانه آی اس سی سی 1 در فالون

4.3 ارزیابی اقتصادی

جدول 3. ارزیابی اقتصادی سناریوهای تقویت توان

5. نتیجه گیری ها

 
ترجمه چکیده
الحاق انرژی خورشیدی به چرخه‌های ترکیبی گاز طبیعی، در چندین چرخه ترکیبی جامع خورشیدی از ابتدای این دهه در بسیاری از کشورها به طور موفقیت آمیز نشان داده شده است. انگیزه‌های بسیاری وجود دارد که محرک سرمایه گذاری‌ها روی چرخه‌‌های ترکیبی جامع خورشیدی است که در درجه اول شامل دوباره توان بخشیدن به نیروگاه‌های موجود، انطباق با قوانین محیط زیستی سخت‌تر در مورد انتشارات محیطی و کاهش دادن ریسک‌های مرتبط با پروژه‌های خورشیدی بزرگ می‌باشد. چرخه‌‌های ترکیبی جامع خورشیدی عموماً به عنوان سایت‌هایی که قبلاً توسعه داده شده از طریق تکمیل چرخه‌‌های گاز طبیعی موجود و نگهداشتن تجهیزات موجود برای حداقل کردن هزینه‌ها توسعه می‌یابد. در اینجا مدل خارج از طراحی عملیات با جزییات یک چرخه ترکیبی گاز طبیعی 390 مگاوات الکتریکی با سه سطح فشار ساخته شده تا به ارزیابی طرح‌های تجمیع متفاوت انرژی خورشیدی که یا تجهیزات چرخه ترکیبی را بدون تغییر نگه می‌دارد یا شامل تجهیزات جدید (توربین بخار، تولید کننده بخار حرارت بازیافتی) است، بپردازد. هر دوی استراتژی‌های عملیاتی تقویت توان و کاهش هزینه سوخت در جستجو برای بیشترین بازده سالانه و سهم خورشیدی مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که بیشینه توان خروجی افزایشی از انرژی خورشیدی در تابش نوری طراحی به 19 مگاوات الکتریکی بدون تغییر در تجهیزات موجود محدود است. مقادیر بالاتر تنها با توربین بخار بزرگتر قابل دستیابی است. نسبت تابش خورشیدی بالا به بازده‌های الکتریکی در محدوده 29-24 درصد می‌تواند در چرخه ترکیبی خورشیدی جامع بسته به سهم خورشیدی و امتداد بانک های تیوبی در تولید کننده بخار بازیابی حرارت قابل حصول باشد. در مقایسه با تقویت توان، استراتژی ذخیره سوخت، بازده‌های گرمایی کمتری از چرخه ترکیبی جامع خورشیدی در اثر کاهش بازده توربین گاز در بارهای کاهش یافته نشان می‌دهد. بدون تغییرات در تجهیزات موجود سهم خورشیدی بیشینه از کل برق تولیدی تقریبا تنها 1 درصد است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی انرژی انرژی (عمومی)
چکیده انگلیسی


• Off-design model of a 390 MWe three pressure combined cycle developed and validated.
• The off-design model is used to evaluate different hybridization schemes with solar.
• Power boosting and fuel saving with different design modifications are considered.
• Maximum solar share of total electricity is only 1% with the existing equipment.
• The maximum incremental solar radiation-to-electrical efficiency approaches 29%.

The integration of solar energy into natural gas combined cycles has been successfully demonstrated in several integrated solar combined cycles since the beginning of this decade in many countries. There are many motivations that drive investments on integrated solar combined cycles which are primarily the repowering of existing power plants, the compliance with more severe environmental laws on emissions and the mitigation of risks associated with large solar projects. Integrated solar combined cycles are usually developed as brownfield facilities by retrofitting existing natural gas combined cycles and keeping the existing equipment to minimize costs. In this work a detailed off-design model of a 390 MWe three pressure level natural gas combined cycle is built to evaluate different integration schemes of solar energy which either keep the equipment of the combined cycle unchanged or include new equipment (steam turbine, heat recovery steam generator). Both power boosting and fuel saving operation strategies are analyzed in the search for the highest annual efficiency and solar share. Results show that the maximum incremental power output from solar at design solar irradiance is limited to 19 MWe without modifications to the existing equipment. Higher values are attainable only including a larger steam turbine. High solar radiation-to-electrical efficiencies in the range 24–29% can be achieved in the integrated solar combined cycle depending on solar share and extension of tube banks in the heat recovery steam generator. Compared to power boosting, the fuel saving strategy shows lower thermal efficiencies of the integrated solar combined cycle due to the efficiency drop of gas turbine at reduced loads. Without modifications to the existing equipment the maximum solar share of the total generated electricity is only about 1%.

Figure optionsDownload as PowerPoint slide

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Energy Conversion and Management - Volume 111, 1 March 2016, Pages 186–197
نویسندگان
,