太阳能综合循环系统的多目标优化：实现水电联供的创新设计与性能提升

《Renewable Energy》：Multi-Objective optimization of a modified integrated solar combined cycle for cogeneration of electricity and desalinated water

本文提出了一种改进的集成太阳能联合循环（ISCC）与多级闪蒸海水淡化装置（MSFDU）耦合系统，通过两阶段盐水加热新架构和太阳能分配优化（SF），实现了埃及典型工况下最高43000 m3/天的淡水产量及55%-95%的燃料节约。该系统采用捆绑/独立双模式运行，有效解决了太阳能电站部分负荷运行效率低的问题，为干旱地区水电联供提供了自适应解决方案。

　　

章节精选

研究方法

本工作探索并优化了电力与淡水的联合生产。如图1所示，提出了一种包含ISCC和具有两阶段盐水加热的MSFDU的创新循环系统。该ISCC基于埃及Kuraymat实际电站设计，原定采用抛物槽式集热器（PTCs）年产34吉瓦时电力。表1展示了系统额定参数。如图1所示，该循环的MSFDU创新性地配备盐水加热器和盐水后加热器...

海水淡化成本分析

基于文献[19][21][43]的方法指南，对MSFDU进行了成本分析。假设设备寿命（PLT）25年、利率（i）5%、负载因子（LF）0.9。MSFDU的平均直接建造成本取2.1美元/（升/天）[44]，因此直接资本支出（DCAPEX）计算公式为：[公式]。其中[公式]为淡水日产量（m³/天）。间接资本支出（IDCAPEX）按DCAPEX的40%计算...

结果与讨论

本研究创新性地将ISCC与具备两阶段盐水加热的MSFDU相结合。第一阶段（盐水加热器）利用蒸汽冷凝器余热加热盐水，第二阶段（盐水后加热器）通过太阳能进一步提升盐水温度。通过调节喷射器压力和太阳能分配比例（SF），可实现特定负荷下的系统优化。研究采用多目标遗传算法对系统性能进行深入分析与优化...

结论

本研究成功构建并优化了ISCC-MSFDU水电联供系统。创新设计的MSFDU采用两阶段加热：蒸汽循环冷凝器作为初级加热器（回收[公式]热量），太阳能驱动后加热器（提供[公式]热量）。通过动态分配太阳能（SF比例调节），实现了捆绑模式43000 m³/天、独立模式15500 m³/天的淡水产量，燃料节约率达55%-95%。该系统为解决太阳能间歇性问题与提升部分负荷运行效率提供了突破性方案。