Повышение эффективности тепловой электростанции за счет гибридизации с солнечными технологиями
Ключевые слова:
солнечная и возобновляемая энергия, технологии солнечных концентраторов, гибридные установки, ТЭС
Аннотация
Спрос на энергию быстро растет по мере развития и повышения уровня жизни в мире. Взаимодействие между объектами генерации энергии и окружающей средой — тема, требующая пристального внимания, поскольку оба компонента в значительной степени влияют на существование человека и прогрессивный рост производительных сил. В течение последних нескольких десятилетий основное внимание уделялось исследованиям по совершенствованию традиционных электростанций, снижению вредных выбросов в окружающую среду и внедрению возобновляемых источников энергии. Гибридизация солнечных технологий с традиционными электростанциями — одна из стратегий создания тепловых электростанций при минимальном воздействии на окружающую среду.
Дан обзор солнечных технологий, используемых в энергетике. Представлено краткое описание гибридной паросиловой установки «выработка электроэнергии с использованием солнечной энергии» (ВЭСЭ) (анг. SAPG — Solar Aided Power Generation). Рассмотрена гибридная модель установки ВЭСЭ и проанализирована эффективность подобных электростанций. Для расчетов выбраны условия Республики Бангладеш. Представлена информация о текущем состоянии энергетического сектора Республики Бангладеш, а также климатических особенностях страны и потенциале внедрения гибридных солнечных технологий. Модель электростанции смоделирована с использованием программного обеспечения «Thermoflex» производства фирмы Thermoflow». Результаты расчетов показали, что на установке ВЭСЭ ежегодно вырабатывается примерно на 25% больше мощности, чем на автономной установке концентрированной солнечной энергии.
Литература
1. National Oceanic and Atmospheric Administration Carbon Dioxide Now More than 50% Higher than Pre-industrial Levels June 3 2022. [Электрон. ресурс]: https://www.noaa.gov/news-release/carbon-dioxide-now-more-than-50-higher-than-pre-industrial-levels (дата обращения 28.07.2022).
2. Philibert C. The Present and Future Use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy. International Energy Agency, 2005.
3. Spelling J., Laumert B., Fransson T. Advanced Hybrid Solar Tower Combined-cycle Power Plants // Energy Technol. 2014. V. 49. Pp. 1207—1217.
4. Попель О.С. Возобновляемые источники энергии: роль и место в современной и перспективной энергетике // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 6. С. 95—106.
5. Hu E., Yang Y., Nishimura A., Yilmaz F., Kouzani A. Solar Thermal Aided Power Generation // Appl. Energy. 2010. V. 87. No. 9. Pp. 2881—2885.
6. Ани А.А., Дудолин А.А. Перспективы использования гибридных ТЭС с применением солнечных технологий в энергетике Бангладеш // Вестник МЭИ. 2023. № 1. С. 44—51.
7. Nathan G.J. e. a. Solar Thermal Hybrids for Combustion Power Plant: a Growing Opportunity // Progress in Energy and Combustion Sci. 2018. V. 64. Pp. 4—28.
8. Рябов Г.А. Гибридные ТЭС с использованием солнечной энергии. Новые приложения технологии кипящего слоя // Энергетик. 2021. № 6. С. 20—24.
9. Ани А.А., Дудолин А.А. Повышение эффективности ГТУ путем применения солнечных технологий // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (ХХI Бенардосовские Чтения): Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Иваново: Изд-во ИГЭУ им. В.И. Ленина, 2021. С. 71—75.
10. Дудолин А.А., Ани А.А., Олейникова Е.Н. Создание парогазовых энергоблоков с солнечными парогенераторами // Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики: Сб. трудов IV Всерос. науч. конф. Чебоксары: Изд-во ЧГУ им И. Н. Ульянова, 2016. С. 145—148.
11. Bangladesh Power Development Board https://www.bpdb.gov.bd/ [Офиц. сайт] (дата обращения 14.01.2023).
12. Podder A.K., Habibullah M., Roy N. K. Pota H. A Chronological Review of Prospects of Solar Photovoltaic Systems in Bangladesh: Feasibility Study Analysis, Policies, Barriers, and Recommendations // IET Renewable Power Generation. 2021. V. 15. No. 5. Pp. 2109—2132.
13. Noor N., Muneer S. Concentrating Solar Power (CSP) and Its Prospect in Bangladesh // Proc. I Intern. Conf. Developments in Renewable Energy Technol. (ICDRET). 2009. Pp. 1—5.
14. Viebahn P., Kronshage S., Trieb F., Lechon Y. Final Report on Technical Data, Costs, and Life Cycle Inventories of Solar Thermal Power Plants [Электрон. ресурс] https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.178.2754&rep=rep1&type=pdf (дата обращения 28.10 2022).
15. Rahman M. Solar Energy Potential in Bangladesh // Proc. Intern. Conf. Mechanical Eng. and Renewable Energy. 2013. Pp. 1—5.
16. Bangladesh Meteorological Department. [Офиц. сайт] http://live3.bmd.gov.bd/ (дата обращения 20.011.2022).
17. Ying Y., Hu E.J., Beebe R. Solar Aided Regenerative Rankine Cycle // Proc Intern. Joint Power Generation Conf. 1997. Pp. 555—560.
18. Zhao Y., Hong H., Jin H. Mid and Low-temperature Solar-coal Hybridization Mechanism and Validation // Energy. 2014. V. 74. Pp. 78—87.
19. Hong H., Peng S., Zhao Y., Liu Q., Jin H. A Typical Solar-coal Hybrid Power Plant in China // Energy Proc. 2014. V. 49. Pp. 1777—1783.
20. Peng S., Wang Z., Hong H., Xu D., Jin H. Exergy Evaluation of a Typical 330 MW Solar-hybrid Coal-fired Power Plant in China // Energy Conversion and Management. 2014. V. 85. Pp. 848—855.
21. Zhai R., Liu H., Li C., Zhao M., Yang Y. Analysis of a Solar-aided Coal-fired Power Generation System Based on Thermo-economic Structural Theory // Energy. 2016. V. 102. Pp. 375—387.
22. Wang F., Li H., Zhao J., Deng S., Yan J. Technical and Economic Analysis of Integrating Low-medium Temperature Solar Energy into Power Plant // Energy Conversion and Management. 2016. V. 112. Pp. 459—469.
23. Yan Q., Hu E., Zhai R. Evaluation of Solar Aided Thermal Power Generation with Various Power Plants // Intern. J. Energy Research. 2011. V. 35. Pp. 909—922.
24. Qin J., Zhang Q., Hu E., Duan J., Zhou Y., Zhang H. Optimisation of Solar Aided Power Generation Plant with Storage System Adopting Two Non-displaced Extraction Steam Operation Strategies // Energy. 2022. V. 239. P. 121937.
---
Для цитирования: Ани А.А., Дудолин А.А. .Повышение эффективности тепловой электростанции за счет гибридизации с солнечными технологиями // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 73—81. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-73-81.
#
1. National Oceanic and Atmospheric Administration Carbon Dioxide Now More than 50% Higher than Pre-industrial Levels June 3 2022. [Elektron. Resurs]: https://www.noaa.gov/news-release/carbon-dioxide-now-more-than-50-higher-than-pre-industrial-levels (Data Obrashcheniya 28.07.2022).
2. Philibert C. The Present and Future Use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy. International Energy Agency, 2005.
3. Spelling J., Laumert B., Fransson T. Advanced Hybrid Solar Tower Combined-cycle Power Plants. Energy Technol. 2014;49:1207—1217.
4. Popel' O.S. Vozobnovlyaemye Istochniki Energii: Rol' i Mesto v Sovremennoy i Perspektivnoy Energetike. Rossiyskiy Khimicheskiy Zhurnal. 2008;52;6:95—106. (in Russian).
5. Hu E., Yang Y., Nishimura A., Yilmaz F., Kouzani A. Solar Thermal Aided Power Generation. Appl. Energy. 2010;87;9:2881—2885.
6. Ani A.A., Dudolin A.A. Perspektivy Ispol'zovaniya Gibridnykh TES s Primeneniem Solnechnykh Tekhnologiy v Energetike Bangladesh. Vestnik MEI. 2023;1:44—51. (in Russian).
7. Nathan G.J. e. a. Solar Thermal Hybrids for Combustion Power Plant: a Growing Opportunity. Progress in Energy and Combustion Sci. 2018;64:4—28.
8. Ryabov G.A. Gibridnye TES s Ispol'zovaniem Solnechnoy Energii. Novye Prilozheniya Tekhnologii Kipyashchego Sloya. Energetik. 2021;6:20—24. (in Russian).
9. Ani A.A., Dudolin A.A. Povyshenie Effektivnosti GTU Putem Primeneniya Solnechnykh Tekhnologiy. Sostoyanie i Perspektivy Razvitiya Elektro- i Teplotekhnologii (ХХI Benardosovskie Chteniya): Materialy Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Ivanovo: Izd-vo IGEU im. V.I. Lenina, 2021:71—75. (in Russian).
10. Dudolin A.A., Ani A.A., Oleynikova E.N. Sozdanie Parogazovykh Energoblokov s Solnechnymi Parogeneratorami. Nanostrukturirovannye Materialy i Preobrazovatel'nye Ustroystva dlya Solnechnoy Energetiki: Sb. Trudov IV Vseros. Nauch. Konf. Cheboksary: Izd-vo CHGU im I.N. Ul'yanova, 2016:145—148. (in Russian).
11. Bangladesh Power Development Board https://www.bpdb.gov.bd/ [Ofits. Sayt] (Data Obrashcheniya 14.01.2023).
12. Podder A.K., Habibullah M., Roy N. K. Pota H. A Chronological Review of Prospects of Solar Photovoltaic Systems in Bangladesh: Feasibility Study Analysis, Policies, Barriers, and Recommendations. IET Renewable Power Generation. 2021;15;5:2109—2132.
13. Noor N., Muneer S. Concentrating Solar Power (CSP) and Its Prospect in Bangladesh. Proc. I Intern. Conf. Developments in Renewable Energy Technol. (ICDRET). 2009:1—5.
14. Viebahn P., Kronshage S., Trieb F., Lechon Y. Final Report on Technical Data, Costs, and Life Cycle Inventories of Solar Thermal Power Plants [Elektron. Resurs] https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.178.2754&rep=rep1&type=pdf (Data Obrashcheniya 28.10 2022).
15. Rahman M. Solar Energy Potential in Bangladesh. Proc. Intern. Conf. Mechanical Eng. and Renewable Energy. 2013:1—5.
16. Bangladesh Meteorological Department. [Ofits. Sayt] http://live3.bmd.gov.bd/ (Data Obrashcheniya 20.011.2022).
17. Ying Y., Hu E.J., Beebe R. Solar Aided Regenerative Rankine Cycle. Proc Intern. Joint Power Generation Conf. 1997:555—560.
18. Zhao Y., Hong H., Jin H. Mid and Low-temperature Solar-coal Hybridization Mechanism and Validation. Energy. 2014;74:78—87.
19. Hong H., Peng S., Zhao Y., Liu Q., Jin H. A Typical Solar-coal Hybrid Power Plant in China. Energy Proc. 2014;49:1777—1783.
20. Peng S., Wang Z., Hong H., Xu D., Jin H. Exergy Evaluation of a Typical 330 MW Solar-hybrid Coal-fired Power Plant in China. Energy Conversion and Management. 2014;85:848—855.
21. Zhai R., Liu H., Li C., Zhao M., Yang Y. Analysis of a Solar-aided Coal-fired Power Generation System Based on Thermo-economic Structural Theory. Energy. 2016;102:375—387.
22. Wang F., Li H., Zhao J., Deng S., Yan J. Technical and Economic Analysis of Integrating Low-medium Temperature Solar Energy into Power Plant. Energy Conversion and Management. 2016;112:459—469.
23. Yan Q., Hu E., Zhai R. Evaluation of Solar Aided Thermal Power Generation with Various Power Plants. Intern. J. Energy Research. 2011;35:909—922.
24. Qin J., Zhang Q., Hu E., Duan J., Zhou Y., Zhang H. Optimisation of Solar Aided Power Generation Plant with Storage System Adopting Two Non-displaced Extraction Steam Operation Strategies. Energy. 2022;239:121937.
---
For citation: Аni А.А., Dudolin А.А. Improving the Thermal Power Plant Efficiency through the Use of Solar Technologies. Bulletin of MPEI. 2023;3:73—81. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-73-81.
2. Philibert C. The Present and Future Use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy. International Energy Agency, 2005.
3. Spelling J., Laumert B., Fransson T. Advanced Hybrid Solar Tower Combined-cycle Power Plants // Energy Technol. 2014. V. 49. Pp. 1207—1217.
4. Попель О.С. Возобновляемые источники энергии: роль и место в современной и перспективной энергетике // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 6. С. 95—106.
5. Hu E., Yang Y., Nishimura A., Yilmaz F., Kouzani A. Solar Thermal Aided Power Generation // Appl. Energy. 2010. V. 87. No. 9. Pp. 2881—2885.
6. Ани А.А., Дудолин А.А. Перспективы использования гибридных ТЭС с применением солнечных технологий в энергетике Бангладеш // Вестник МЭИ. 2023. № 1. С. 44—51.
7. Nathan G.J. e. a. Solar Thermal Hybrids for Combustion Power Plant: a Growing Opportunity // Progress in Energy and Combustion Sci. 2018. V. 64. Pp. 4—28.
8. Рябов Г.А. Гибридные ТЭС с использованием солнечной энергии. Новые приложения технологии кипящего слоя // Энергетик. 2021. № 6. С. 20—24.
9. Ани А.А., Дудолин А.А. Повышение эффективности ГТУ путем применения солнечных технологий // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (ХХI Бенардосовские Чтения): Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Иваново: Изд-во ИГЭУ им. В.И. Ленина, 2021. С. 71—75.
10. Дудолин А.А., Ани А.А., Олейникова Е.Н. Создание парогазовых энергоблоков с солнечными парогенераторами // Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики: Сб. трудов IV Всерос. науч. конф. Чебоксары: Изд-во ЧГУ им И. Н. Ульянова, 2016. С. 145—148.
11. Bangladesh Power Development Board https://www.bpdb.gov.bd/ [Офиц. сайт] (дата обращения 14.01.2023).
12. Podder A.K., Habibullah M., Roy N. K. Pota H. A Chronological Review of Prospects of Solar Photovoltaic Systems in Bangladesh: Feasibility Study Analysis, Policies, Barriers, and Recommendations // IET Renewable Power Generation. 2021. V. 15. No. 5. Pp. 2109—2132.
13. Noor N., Muneer S. Concentrating Solar Power (CSP) and Its Prospect in Bangladesh // Proc. I Intern. Conf. Developments in Renewable Energy Technol. (ICDRET). 2009. Pp. 1—5.
14. Viebahn P., Kronshage S., Trieb F., Lechon Y. Final Report on Technical Data, Costs, and Life Cycle Inventories of Solar Thermal Power Plants [Электрон. ресурс] https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.178.2754&rep=rep1&type=pdf (дата обращения 28.10 2022).
15. Rahman M. Solar Energy Potential in Bangladesh // Proc. Intern. Conf. Mechanical Eng. and Renewable Energy. 2013. Pp. 1—5.
16. Bangladesh Meteorological Department. [Офиц. сайт] http://live3.bmd.gov.bd/ (дата обращения 20.011.2022).
17. Ying Y., Hu E.J., Beebe R. Solar Aided Regenerative Rankine Cycle // Proc Intern. Joint Power Generation Conf. 1997. Pp. 555—560.
18. Zhao Y., Hong H., Jin H. Mid and Low-temperature Solar-coal Hybridization Mechanism and Validation // Energy. 2014. V. 74. Pp. 78—87.
19. Hong H., Peng S., Zhao Y., Liu Q., Jin H. A Typical Solar-coal Hybrid Power Plant in China // Energy Proc. 2014. V. 49. Pp. 1777—1783.
20. Peng S., Wang Z., Hong H., Xu D., Jin H. Exergy Evaluation of a Typical 330 MW Solar-hybrid Coal-fired Power Plant in China // Energy Conversion and Management. 2014. V. 85. Pp. 848—855.
21. Zhai R., Liu H., Li C., Zhao M., Yang Y. Analysis of a Solar-aided Coal-fired Power Generation System Based on Thermo-economic Structural Theory // Energy. 2016. V. 102. Pp. 375—387.
22. Wang F., Li H., Zhao J., Deng S., Yan J. Technical and Economic Analysis of Integrating Low-medium Temperature Solar Energy into Power Plant // Energy Conversion and Management. 2016. V. 112. Pp. 459—469.
23. Yan Q., Hu E., Zhai R. Evaluation of Solar Aided Thermal Power Generation with Various Power Plants // Intern. J. Energy Research. 2011. V. 35. Pp. 909—922.
24. Qin J., Zhang Q., Hu E., Duan J., Zhou Y., Zhang H. Optimisation of Solar Aided Power Generation Plant with Storage System Adopting Two Non-displaced Extraction Steam Operation Strategies // Energy. 2022. V. 239. P. 121937.
---
Для цитирования: Ани А.А., Дудолин А.А. .Повышение эффективности тепловой электростанции за счет гибридизации с солнечными технологиями // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 73—81. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-73-81.
#
1. National Oceanic and Atmospheric Administration Carbon Dioxide Now More than 50% Higher than Pre-industrial Levels June 3 2022. [Elektron. Resurs]: https://www.noaa.gov/news-release/carbon-dioxide-now-more-than-50-higher-than-pre-industrial-levels (Data Obrashcheniya 28.07.2022).
2. Philibert C. The Present and Future Use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy. International Energy Agency, 2005.
3. Spelling J., Laumert B., Fransson T. Advanced Hybrid Solar Tower Combined-cycle Power Plants. Energy Technol. 2014;49:1207—1217.
4. Popel' O.S. Vozobnovlyaemye Istochniki Energii: Rol' i Mesto v Sovremennoy i Perspektivnoy Energetike. Rossiyskiy Khimicheskiy Zhurnal. 2008;52;6:95—106. (in Russian).
5. Hu E., Yang Y., Nishimura A., Yilmaz F., Kouzani A. Solar Thermal Aided Power Generation. Appl. Energy. 2010;87;9:2881—2885.
6. Ani A.A., Dudolin A.A. Perspektivy Ispol'zovaniya Gibridnykh TES s Primeneniem Solnechnykh Tekhnologiy v Energetike Bangladesh. Vestnik MEI. 2023;1:44—51. (in Russian).
7. Nathan G.J. e. a. Solar Thermal Hybrids for Combustion Power Plant: a Growing Opportunity. Progress in Energy and Combustion Sci. 2018;64:4—28.
8. Ryabov G.A. Gibridnye TES s Ispol'zovaniem Solnechnoy Energii. Novye Prilozheniya Tekhnologii Kipyashchego Sloya. Energetik. 2021;6:20—24. (in Russian).
9. Ani A.A., Dudolin A.A. Povyshenie Effektivnosti GTU Putem Primeneniya Solnechnykh Tekhnologiy. Sostoyanie i Perspektivy Razvitiya Elektro- i Teplotekhnologii (ХХI Benardosovskie Chteniya): Materialy Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Ivanovo: Izd-vo IGEU im. V.I. Lenina, 2021:71—75. (in Russian).
10. Dudolin A.A., Ani A.A., Oleynikova E.N. Sozdanie Parogazovykh Energoblokov s Solnechnymi Parogeneratorami. Nanostrukturirovannye Materialy i Preobrazovatel'nye Ustroystva dlya Solnechnoy Energetiki: Sb. Trudov IV Vseros. Nauch. Konf. Cheboksary: Izd-vo CHGU im I.N. Ul'yanova, 2016:145—148. (in Russian).
11. Bangladesh Power Development Board https://www.bpdb.gov.bd/ [Ofits. Sayt] (Data Obrashcheniya 14.01.2023).
12. Podder A.K., Habibullah M., Roy N. K. Pota H. A Chronological Review of Prospects of Solar Photovoltaic Systems in Bangladesh: Feasibility Study Analysis, Policies, Barriers, and Recommendations. IET Renewable Power Generation. 2021;15;5:2109—2132.
13. Noor N., Muneer S. Concentrating Solar Power (CSP) and Its Prospect in Bangladesh. Proc. I Intern. Conf. Developments in Renewable Energy Technol. (ICDRET). 2009:1—5.
14. Viebahn P., Kronshage S., Trieb F., Lechon Y. Final Report on Technical Data, Costs, and Life Cycle Inventories of Solar Thermal Power Plants [Elektron. Resurs] https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.178.2754&rep=rep1&type=pdf (Data Obrashcheniya 28.10 2022).
15. Rahman M. Solar Energy Potential in Bangladesh. Proc. Intern. Conf. Mechanical Eng. and Renewable Energy. 2013:1—5.
16. Bangladesh Meteorological Department. [Ofits. Sayt] http://live3.bmd.gov.bd/ (Data Obrashcheniya 20.011.2022).
17. Ying Y., Hu E.J., Beebe R. Solar Aided Regenerative Rankine Cycle. Proc Intern. Joint Power Generation Conf. 1997:555—560.
18. Zhao Y., Hong H., Jin H. Mid and Low-temperature Solar-coal Hybridization Mechanism and Validation. Energy. 2014;74:78—87.
19. Hong H., Peng S., Zhao Y., Liu Q., Jin H. A Typical Solar-coal Hybrid Power Plant in China. Energy Proc. 2014;49:1777—1783.
20. Peng S., Wang Z., Hong H., Xu D., Jin H. Exergy Evaluation of a Typical 330 MW Solar-hybrid Coal-fired Power Plant in China. Energy Conversion and Management. 2014;85:848—855.
21. Zhai R., Liu H., Li C., Zhao M., Yang Y. Analysis of a Solar-aided Coal-fired Power Generation System Based on Thermo-economic Structural Theory. Energy. 2016;102:375—387.
22. Wang F., Li H., Zhao J., Deng S., Yan J. Technical and Economic Analysis of Integrating Low-medium Temperature Solar Energy into Power Plant. Energy Conversion and Management. 2016;112:459—469.
23. Yan Q., Hu E., Zhai R. Evaluation of Solar Aided Thermal Power Generation with Various Power Plants. Intern. J. Energy Research. 2011;35:909—922.
24. Qin J., Zhang Q., Hu E., Duan J., Zhou Y., Zhang H. Optimisation of Solar Aided Power Generation Plant with Storage System Adopting Two Non-displaced Extraction Steam Operation Strategies. Energy. 2022;239:121937.
---
For citation: Аni А.А., Dudolin А.А. Improving the Thermal Power Plant Efficiency through the Use of Solar Technologies. Bulletin of MPEI. 2023;3:73—81. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-73-81.
Опубликован
2023-02-14
Выпуск
Раздел
Энергетические системы и комплексы (технические науки) (2.4.5)
