基于联立方程的塔式太阳能热电系统模拟.pdf

第31卷第11期 计算机与应用化学 V01．31，No．11 14 and November 2014年11月28日 ComputersAppliedChemistry 28，20 基于联立方程的塔式太阳能热电系统模拟 任涛1，赵豫红1，梁澄波2 (1．浙江大学控制科学与工程学系，浙江，杭州，310027； 2．深圳出入境检验检疫局，广东，深圳，518045) 摘要：对塔式太阳能热发电系统进行模拟对于保证系统平稳运行具有重要意义。本文针对以空气作为传热工质的TSA电站，在 各单元模型的基础上，采用联立方程法建立了系统整体动态模型和模拟系统。对系统不同模式以及全工况的仿真结果表明建立 的模型能够较好反映系统特性，并能够满足控制系统仿真的要求。 关键词：塔式太阳能发电；模拟：联立方程 中图分类号：TP391；TK514 文献标识码：A DoI：10．1 112 1719／com．app．chem20141 1 引言 Receiver)是西班牙的塔式太阳能热发电站，以常压空气 MW。 为传热工质，1993年开始投入运行，发电功率为1 太阳能是一种可再生的新能源，储量丰富，并且具 TSA系统主要包括4个模块：定日镜场、体积接收 有清洁、环保、持续、长久的优势，越来越受到人们的 器(由吸热器组成)、蒸汽发生器和储热模块，如图1 广泛关注。美国能源部研究表明，目前太阳能聚光类发 电中，塔式发电系统聚光倍数高，可得到较高的光热转 所示。图中m1，m2和m12表示空气流量。 换效率，更可能取代常规能源、实现大功率发电¨。J。 TSA电站的工作过程是利用独立跟踪太阳的定日镜 由于太阳辐射本身的不稳定性和间歇性，塔式太阳 群，把照射来的阳光聚集成光束射到塔顶部的接收器上， 能热发电系统受天气等因素影响较大。因此，对塔式太 加热吸热器内部的常压空气，将太阳能转化为热能，再 阳能电站进行模拟和分析，对于保证系统长期、稳定地 由传热介质经过蒸汽发生器，加热给水产生过热蒸汽， 工作具有重要意义卜“。 驱动发电机来发电，从而将太阳能转换电能。当太阳辐 塔式太阳能热电系统的流程根据传热工质及储热形 射强度较高时，可以将多余的能量储存在储能子系统(储 式的不同而有所区别，但对其进行建模和仿真的基本方 热罐)中，用以在晚上或白天太阳强度不足、云层遮挡 法是相同的。国内外学者对塔式太阳能热发电站的模拟 等情况出现时发电。 已有一些研究。Camacho等【61利用塔式太阳能热发电站 的实际运行数据，通过系统辨识，获得塔式太阳能热发 ：叠： 电系统在特定运行工况下的模型。Alvarez等_j以塔式太 阳能电站的管道作为研究对象，进行机理建模，对太阳 能热发电系统的管道模块进行动态模拟。这些研究对塔 式太阳能电站局部模块或者某一运行工况进行模拟，无 法对电站在全工况下进行模拟。文献【8l通过分析热发电系 统中各模块的换热过程，利用Simulink平台建立