基于联立方程的塔式太阳能热电系统模拟与运行优化

【摘要】：塔式太阳能发电是大规模太阳能发电中最为经济的方式之一。由于太阳辐射的不稳定性和间歇性,电站的稳定并网发电对其运行过程有着很高的要求。同时,提高系统效率、增强安全性也有助于实现太阳能发电的规模化应用。因此,对塔式太阳能热电系统进行模拟并对其运行过程进行优化具有十分重要的意义。本文对塔式太阳能热电系统进行了模拟和运行优化方面的研究。论文的主要工作如下：(1)根据TSA(PHOEBUS Technology Program Solar Air Receiver)热电系统主要模块的动态数学模型,分析TSA热电系统在不同工况下的运行特征,建立TSA热电系统整体模型,采用联立方程法进行求解,对TSA热电系统的运行状况进行仿真。(2)分析Solar Two塔式太阳能热电系统,建立Solar Two热电系统主要模块,包括接收器、冷/热盐罐和蒸汽发生器的动态数学模型,给出了Solar Two传热工质熔融硝酸盐主要物性的计算方法。在此基础上基于联立方程法建立了Solar Two热电系统整体模型,对Solar Two热电系统的运行状况进行仿真。(3)考虑市场电价,提出基于联立方程模型的塔式太阳能热电系统运行优化策略。并采用控制变量参数化(CVP)方法求解,在实时电价和固定电价两种交易模式下,分别获得TSA和Solar Two塔式太阳能热电系统的最优控制方案。仿真结果表明,本文建立的TSA和Solar Two热电系统整体模型能够反映系统特性,且仿真速度较快；提出的基于联立方程模型的塔式太阳能热电系统运行优化策略与现有方法相比,能使电站获得更大的收益。 【关键词】：塔式太阳能热发电 TSA Solar Two 联立方程 运行优化 控制变量参数化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景和意义11-15
• 1.1.1 太阳能发电11-12
• 1.1.2 塔式太阳能热发电简介12-15
• 1.1.3 塔式太阳能热电系统模拟与运行优化研究的意义15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 塔式太阳能电站国内外发展状况15-17
• 1.2.2 塔式太阳能热电系统模拟与优化的研究现状17-18
• 1.3 本文研究内容与结构18-21
• 第2章 TSA电站热电系统模拟21-41
• 2.1 TSA塔式太阳能热电系统21-24
• 2.1.1 TSA电站简介21-22
• 2.1.2 三种工作模式22-24
• 2.2 TSA热电系统子系统建模24-31
• 2.2.1 接收器模型24-26
• 2.2.2 管道模型26-27
• 2.2.3 储热罐模型27-28
• 2.2.4 蒸汽发生器模型28-31
• 2.3 物性计算31-32
• 2.3.1 空气物性31-32
• 2.3.2 水/蒸汽物性32
• 2.4 基于联立方程的TSA热电系统整体模型32-35
• 2.4.1 联立方程法简介32-33
• 2.4.2 gPROMS简介33-34
• 2.4.3 TSA热电系统整体模型34-35
• 2.5 TSA热电系统模拟35-38
• 2.5.1 三种模式的仿真35-36
• 2.5.2 TSA整体模型的仿真36-38
• 2.6 本章小结38-41
• 第3章 Solar Two电站热电系统模拟41-61
• 3.1 Solar Two塔式太阳能热电系统41-43
• 3.2 Solar Two热电系统子系统建模43-53
• 3.2.1 接收器模型43-46
• 3.2.2 冷/热盐罐模型46-48
• 3.2.3 蒸汽发生器模型48-53
• 3.3 熔盐物性计算53-55
• 3.3.1 密度53-54
• 3.3.2 比热容54
• 3.3.3 粘度54
• 3.3.4 导热系数54-55
• 3.4 基于联立方程法的Solar Two热电系统整体模型55
• 3.5 Solar Two热电系统模拟55-60
• 3.5.1 子模型仿真56-57
• 3.5.2 Solar Two整体模型的仿真57-60
• 3.6 本章小结60-61
• 第4章 塔式太阳能热电系统运行优化策略研究61-85
• 4.1 优化问题描述61-65
• 4.1.1 热电系统运行优化问题61-62
• 4.1.2 市场电价62-63
• 4.1.3 优化模型63-65
• 4.2 优化算法描述65-68
• 4.2.1 CVP方法简介65-66
• 4.2.2 CVP_SS算法描述66-67
• 4.2.3 算法实现67-68
• 4.3 优化计算结果68-84
• 4.3.1 TSA热电系统的运行优化68-72
• 4.3.2 Solar Two热电系统的运行优化72-76
• 4.3.3 不同控制间隔的优化对比76-82
• 4.3.4 优化结果对比分析82-84
• 4.4 本章小结84-85
• 第5章 总结与展望85-87
• 5.1 论文总结85-86
• 5.2 研究展望86-87
• 参考文献87-91
• 作者攻读硕士学位期间科研成果91

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