5.3 变工况分析
5.3.1 无光照工况
其连接情况见图5-4。
图5-4 无光照情况下冷热电系统的连接图
由于蒸汽驱动溴化锂吸收式制冷机对蒸汽参数有比较严格的要求，在已有的蒸汽循环系统中，直接抽汽通常过热度较高或者压力过低，都不足以满足热源要求，本文改造第二级回热器，加装蒸汽冷却器使其出口参数为饱和蒸汽，另一级换热器则为蒸汽冷凝器，分两步将抽汽进行冷却。类似地，通常在大型火电站的高压发生器会设有蒸汽冷却器以提高出口给水温度。
根据汽水循环各设备出口压力及温度值，选择在第二回热器HX增设蒸汽冷却器，并将蒸汽冷却器出口饱和蒸汽引出，在放热完毕后将热源水注回系统中。
吸收机组热源变化对汽轮机参数影响见图5-5。从图中可以看出，根据汽轮机各级组抽汽条件，第2级组抽气量变化明显，这是由于回热器冷端热负荷不变，而热端可提供热量，一部分将用于吸收式制冷机组，故此级抽汽量明显增加。
图5-5 吸收机组热源变化对汽轮机抽汽参数影响
各级组做功量随热源蒸汽流量的变化情况见图5-6。从图中可以看出，当吸收式制冷机组热源蒸汽流量增加时，第4～7级汽轮机级组做功量减少。这是由于抽汽导致后面级组的入口蒸汽流量减少，使级组做功量减少。即本可以用来发电的蒸汽被用于制冷，所以系统能够产生的电量减少。制冷量的增加与发电量的减少之间的关系将由一次能源消耗率来体现，系统在不同条件下的性能状况见表5-2。
图5-6 各级组做功量随热源蒸汽流量的变化情况
表5-2 系统在不同条件下的性能状况
从表5-2中可以看出，当吸收式制冷机流量增大时，燃煤消耗量将降低，这是由于进入再热器中的蒸汽流量减少，导致锅炉热负荷减少。系统各性能参数随热源蒸汽流量的变化情况见图5-7。
图5-7 系统各性能参数随热源蒸汽流量的变化情况
从图5-7中可以看出，当蒸汽流量增加时，发电系统全厂发电效率ηcp降低，而一次能源利用效率η及化石能源节约率上升，这主要是由于常规电制冷方式所间接消耗的一次能源相比于热驱动制冷机大很多，所以当系统中冷量的比例上升时，系统的整体性能将得到提升。
5.3.2 一般光照工况
在此工况下，考虑到集热场入口流量的最低限制，所以一般适用于对热源温度需求不高的场合，例如溴化锂制冷机。由于在较高的辐照度下系统也能以低温方式运转，所以本文也对光照强度较高的情况进行讨论，讨论其在当前的情况下能制备的符合要求的蒸汽的能力。但是在实际操作中，高辐照强度通常用于提高热量品质。
在此模拟工况下，太阳能集热场入口温度为110℃，温升为90℃，导热油出口温度正好满足溴化锂制冷机蒸汽热源的制备。变工况条件下系统能量及性能参数见表5-3。
表5-3 变工况条件下系统能量及性能参数
从表5-3中可以看出，由于太阳能制冷系统与燃煤发电系统不存在热量交叉，所以在此工况中燃煤电站运行不受太阳能变化的影响，因此燃煤电站各项指标保持不变。
随着太阳能辐照度的增加，系统的可制冷量将会快速增加，这是由于太阳能场的热量全部用于产生溴冷机热源蒸汽，在不计换热器损失的情况下，可制冷量将近似成正比例增长。但是必须注意到，此工况的假设条件是日照辐射非常小（0.3～0.4kW/m2 ），这时可以看到可制冷量将达到10MW以上，这对于溴冷机机组的选型将非常有帮助。
一次能源利用率及化石能源节约率随DNI的变化情况见图5-8。从图中可以看出，当太阳能辐射增加时，一次能源效率及化石能源节约率均上升。这是由于制冷工况下COP＞1，使相同热量下输入发电量远小于制冷量。这里就要考虑到能量的品质问题，由于本文只采用热力学第一定律评价手段作为评价工具，不能考虑到不同能源之间的品质问题。
图5-8 一次能源利用率及化石能源节约率随DNI的变化情况
实际上由于导热油能达到的温度有限，所以这部分能量不适合直接产生蒸汽进行发电，这也是本文采用这种太阳能利用工况的原因之一。
然而由于导热油温度较冷凝水温度高，是可以用于给水加热的，这也是燃煤辅助发电的发展方向之一。但是由于文章篇幅有限，在这里将不作讨论。
5.3.3 强烈光照工况
在此工况下，由于太阳能强度较大，集热场效率较高，传热介质的出口参数较高。为了便于讨论太阳能的加入对燃煤发电系统的影响及单变量讨论，这里先讨论太阳能辅助燃煤发电的工况，此时通往制冷循环的蒸汽流量为0。太阳能辅助加热时的系统连接图见图5-9。
系统性能参数随太阳能辐照强度的变化情况见图5-10。图中，DNI=0kW/m2时表示参考工况，计算系统热电效率时需要以其作为参考。从图中可以看出，当太阳能辐照度在增加时，系统热电效率及蒸汽循环效率逐渐升高。
图5-9 太阳能辅助加热时的系统连接图
图5-10 系统性能参数随太阳能辐照强度的变化情况
变工况条件下系统能量及性能参数见表5-4，从表中可以看出，随着直射辐照度的增加，煤燃放热量先增大、后减小，这可能是由于辐照度较小时注入蒸汽导致进入再热器中的流量也增加，使得再热器热负荷增加；而当辐照较高时注入蒸汽导致汽轮机级组压力、温度升高，使进入再热器中的蒸汽温度升高，从而抵消了再热器热负荷的增加。这个影响也反映在图5-10中在DNI=0.9～1 kW/m2时热电效率增速很大。
由计算参数可以看出，当太阳能辐照度增加时，发电量、系统发电效率都增加。而化石燃料节约率及一次能源利用率几乎保持不变，这是由于对这两个参数影响较大的因素为制冷量，是0。
表5-4 变工况条件下系统能量及性能参数
结合这3组工况可以得出，供给吸收式制冷机的蒸汽流量越大，系统的一次能源利用率及化石能源节约率越大；而当太阳能参与发电时，太阳能直射辐照度增大，系统发电量增加，而且比较好的结果是其热电效率及蒸汽循环效率都将增加，这就说明了太阳能蒸汽的温度提高会提高发电系统的性能。在考虑太阳能集成的冷热电联产系统中，太阳能及吸收式制冷机加入对系统影响会相互干扰，但是总的趋势不会变，所以在此将不再讨论两者同时集成对系统带来的影响。