DSG槽式太陽能集熱系統(tǒng)的數(shù)學模型及動態(tài)特性.pdf

1、槽式太陽能熱發(fā)電被認為是目前最具有商業(yè)前景的大規(guī)模太陽能熱發(fā)電技術(shù)之一。其中，直接蒸汽發(fā)電（direct steam generation，DSG）槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)在近年來得到了迅速發(fā)展。由于太陽能的間歇性和不穩(wěn)定性，DSG槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)特性及過程控制等問題十分復雜，在深入掌握DSG太陽能集熱系統(tǒng)動態(tài)特性的基礎上，研究DSG太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的有效控制方案和控制策略，具有重要意義。
　　本文建立DSG槽式太陽能集熱系

2、統(tǒng)數(shù)學模型，通過數(shù)值仿真實驗，研究了DSG槽式太陽能集熱系統(tǒng)在太陽輻射強度變化及給水流量變化等主要擾動工況下的響應特性，分析了當蒸發(fā)環(huán)節(jié)運行方式發(fā)生變化時系統(tǒng)主要參數(shù)的動態(tài)行為。
　　以西班牙INDITEP項目的一座5MW的DSG槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，基于模塊化建模技術(shù)建立了DSG槽式太陽能集熱系統(tǒng)數(shù)學模型，包括蒸發(fā)環(huán)節(jié)、汽水分離器、過熱器、噴水減溫器以及旁路系統(tǒng)等典型部件的數(shù)學模型。集熱系統(tǒng)的蒸發(fā)環(huán)節(jié)和汽水分離器是建模

3、的重點和難點。對于DSG集熱系統(tǒng)中的蒸發(fā)環(huán)節(jié)，分別建立了其在三種可能運行方式下的非線性集總參數(shù)移動邊界模型，并給出了在蒸發(fā)環(huán)節(jié)運行方式發(fā)生變化時數(shù)學模型的切換方法，避免出現(xiàn)計算溢出和模型剛性問題；對于汽水分離器，采用集總參數(shù)法建立了干態(tài)和濕態(tài)兩種運行方式下的數(shù)學模型。
　　基于已建立起的DSG集熱系統(tǒng)數(shù)學模型和變步長歐拉算法，分別在蒸發(fā)環(huán)節(jié)處于三種典型的運行方式下，研究了DSG槽式太陽能集熱系統(tǒng)在主要擾動工況（系統(tǒng)入口給水流量擾動

4、、汽機進汽調(diào)門開度擾動和太陽輻射強度擾動）狀態(tài)下的動態(tài)響應特性，考察系統(tǒng)主要參數(shù)的動態(tài)行為。進一步，結(jié)合DSG集熱系統(tǒng)的運行特點，研究了太陽輻射強度出現(xiàn)大幅度階躍擾動工況下系統(tǒng)的響應過程，分析了當集熱系統(tǒng)蒸發(fā)環(huán)節(jié)運行方式發(fā)生變化的情況下系統(tǒng)的動態(tài)行為。
　　仿真實驗表明，太陽輻射強度發(fā)生明顯變化導致系統(tǒng)運行方式的轉(zhuǎn)變，DSG太陽能集熱系統(tǒng)的熱力參數(shù)將出現(xiàn)十分劇烈的變化。
　　相關研究可以為DSG集熱系統(tǒng)的過程控制提供必要的參