太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)接收器的建模仿真及控制算法研究

【摘要】：為應對能源短缺、氣候變化及環(huán)境污染,世界各國都積極開展聚光發(fā)電系統(tǒng)的研究。其中,塔式太陽能熱發(fā)電是大規(guī)模太陽能發(fā)電中最為經(jīng)濟的方式之一。由于太陽能的間歇性,以及電站系統(tǒng)的非線性、多變量和強耦合等特點,必須對電站進行建模與仿真,并設計合理的控制方法與鏡場聚焦策略,保證電站平穩(wěn)、安全、高效運行。太陽能接收器是塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分,是光熱轉換的關鍵。本文對水/蒸汽接收器、熔鹽接收器進行建模與仿真,完成的主要工作如下：(1)針對水/蒸汽管狀接收器,在Astrom-Bell鍋爐模型基礎上,將吸熱管沿軸向空間離散化,建立了接收器的分段集總參數(shù)模型,從而能夠反映能量分布對接收器系統(tǒng)的影響。模型仿真結果與文獻數(shù)據(jù)及實際電站實驗數(shù)據(jù)的對比、以及在不同工況下的系統(tǒng)動態(tài)仿真結果驗證了模型的正確性和有效性。(2)利用定日鏡可獨立調控的特點,提出了基于鏡場優(yōu)化調度的接收器壓力控制方法,通過建立鏡場分區(qū)的優(yōu)化調度問題、求解得到部分定日鏡的聚焦狀態(tài)進而控制接收器接收到的太陽輻射能來實現(xiàn)壓力控制。針對鏡場能量優(yōu)化調度問題,分析貪婪算法和粒子群算法的優(yōu)缺點,提出了一種貪婪算法和粒子群算法結合的改進求解算法,基于改進算法的接收器控制仿真結果表明提出的方法控制效果良好。(3)以美國Solar Two電站為原型,對高溫熔鹽接收器吸熱管沿軸向空間離散化,建立接收器分段集總參數(shù)模型。通過與Solar Two電站接收器測試文檔結果對比,以及對接收器模型典型工況的動態(tài)仿真,驗證了模型的正確性；接收器不同位置管壁溫度的動態(tài)仿真結果表明模型能夠反映接收器的實際特性。在此基礎上,對接收器控制系統(tǒng)進行了仿真,并分析了控制特性。 【關鍵詞】：塔式太陽能熱發(fā)電 接收器 建模 仿真 控制
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 課題的研究背景和意義12-14
• 1.1.1 塔式太陽能熱發(fā)電簡介12-13
• 1.1.2 塔式太陽能電站國內外發(fā)展狀況13-14
• 1.2 塔式太陽能接收器簡介及研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 接收器的種類15-16
• 1.2.2 接收器的傳熱工質16-17
• 1.2.3 接收器研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 本文研究內容與結構21-24
• 第二章 水/蒸汽接收器的模型建立與仿真分析24-46
• 2.1 引言24
• 2.2 水/蒸汽接收器的分段集總參數(shù)模型建立24-36
• 2.2.1 Astrom-Bell模型介紹24-29
• 2.2.2 基于Astr6m-Bell模型的接收器分段集總參數(shù)模型29-32
• 2.2.3 水和蒸汽物性計算32-36
• 2.3 水/蒸汽接收器的模型驗證36-38
• 2.3.1 與文獻結果的對比驗證36-37
• 2.3.2 與杭州某實驗電站測試數(shù)據(jù)的對比驗證37-38
• 2.4 水/蒸汽接收器模型的動態(tài)仿真與分析38-43
• 2.4.1 典型工況分析38-40
• 2.4.2 接收器表面能量分布對動態(tài)特性影響分析40-43
• 2.5 本章小結43-46
• 第三章 基于鏡場優(yōu)化調度的接收器壓力控制方法46-70
• 3.1 引言46-48
• 3.2 鏡場優(yōu)化調度問題48-51
• 3.2.1 基本的鏡場優(yōu)化調度問題48-49
• 3.2.2 將鏡場分區(qū)的優(yōu)化調度問題49-51
• 3.3 基于貪婪算法的鏡場優(yōu)化調度問題求解51-55
• 3.3.1 基于貪婪算法的鏡場優(yōu)化調度51
• 3.3.2 基于貪婪算法的鏡場優(yōu)化調度仿真51-55
• 3.4 基于粒子群算法的鏡場優(yōu)化調度問題求解55-59
• 3.4.1 粒子群算法簡介55
• 3.4.2 基于粒子群算法的0-1整數(shù)優(yōu)化55-57
• 3.4.3 基于粒子群算法的鏡場優(yōu)化調度仿真57-59
• 3.5 基于改進算法的鏡場優(yōu)化調度問題求解59-67
• 3.5.1 貪婪算法和粒子群算法結合的改進算法59-61
• 3.5.2 基于改進算法的鏡場優(yōu)化調度仿真61-67
• 3.6 本章小結67-70
• 第四章 高溫熔鹽接收器的模型建立與仿真分析70-88
• 4.1 引言70
• 4.2 高溫熔鹽接收器的分段集總參數(shù)模型建立70-80
• 4.2.1 Solar Two電站接收器介紹70-72
• 4.2.2 熔鹽接收器的分段集總參數(shù)模型72-75
• 4.2.3 熔鹽物性計算75
• 4.2.4 吸熱管傳熱特性及散熱損失75-80
• 4.3 高溫熔鹽接收器模型的穩(wěn)態(tài)驗證80-81
• 4.4 高溫熔鹽接收器模型的動態(tài)仿真與分析81-86
• 4.4.1 接收器各塊板的出口溫度動態(tài)特性81-84
• 4.4.2 接收器管壁溫度動態(tài)特性84-86
• 4.5 接收器控制特性仿真86-87
• 4.6 本章小結87-88
• 第五章 總結與展望88-90
• 5.1 全文總結88-89
• 5.2 研究展望89-90
• 參考文獻90-94
• 作者在學期間所取得的研究成果94

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