太陽能塔式熱發(fā)電站系統(tǒng)建模與控制邏輯研究的中期報告

太陽能塔式熱發(fā)電站系統(tǒng)建模與控制邏輯研究的中期報告中期報告一、項目背景太陽能塔式熱發(fā)電站是一種利用太陽能直接轉(zhuǎn)換成能量并產(chǎn)生電力的新型發(fā)電設(shè)施。其基本原理是通過一定的反射器件將太陽光聚焦到塔底集熱器上，進一步將水加熱形成蒸汽，最終驅(qū)動渦輪機發(fā)電。與傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)獾饶茉窗l(fā)電方式相比，太陽能塔式熱發(fā)電站具有可再生性、環(huán)保性、無污染、無噪音、壽命長等優(yōu)點，逐漸成為發(fā)達國家探索發(fā)展新能源和減少碳排放的重點領(lǐng)域之一。根據(jù)太陽能塔式熱發(fā)電站過程特點進行系統(tǒng)建模與控制邏輯研究，對于提高設(shè)施的性能及效率、促進設(shè)備優(yōu)化設(shè)計有重要意義。二、項目研究目標(biāo)通過對太陽能塔式熱發(fā)電站系統(tǒng)建模與控制邏輯研究，達到以下目標(biāo)：1.建立太陽能塔式熱發(fā)電站的數(shù)學(xué)模型，包括鏡面反射器、集熱器、水蒸氣系統(tǒng)、渦輪機等各模塊，全面了解設(shè)施的結(jié)構(gòu)及工作原理。2.通過建立控制邏輯，對太陽能塔式熱發(fā)電站各模塊進行模擬控制，并實現(xiàn)各模塊之間的信息傳遞，保證整個設(shè)備能正常運行。3.對太陽能塔式熱發(fā)電站熱效率進行分析，探究最佳控制策略及參數(shù)設(shè)置，提高發(fā)電效率及節(jié)能減排。三、項目研究內(nèi)容1.系統(tǒng)建模對太陽能塔式熱發(fā)電站過程進行建模，并確定控制變量和被控制變量，確定各變量之間的關(guān)系，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。2.控制邏輯設(shè)計基于建立的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計控制邏輯，包括各模塊信息傳遞、控制算法、參數(shù)設(shè)置等。3.模擬實現(xiàn)通過Matlab/Simulink仿真平臺，對設(shè)備進行模擬實現(xiàn)，且控制邏輯進行測試，檢驗其可行性及效果。4.性能分析通過仿真實驗，對太陽能塔式熱發(fā)電站的熱效率進行分析，探究最佳控制策略及參數(shù)設(shè)置，提高發(fā)電效率及節(jié)能減排。四、擬解決的技術(shù)難點1.鏡面反射器的跟蹤控制，需要解決其與太陽位置的動態(tài)關(guān)系及反射角的計算問題。2.集熱器的水量及溫度控制，需要根據(jù)入口水量及出口水量，實現(xiàn)對集熱器溫度的控制。3.水蒸氣系統(tǒng)的穩(wěn)定及控制，需要通過對水的蒸發(fā)量及水蒸氣的壓力控制，實現(xiàn)對水蒸氣系統(tǒng)的控制。4.渦輪機轉(zhuǎn)速及負(fù)荷控制，需要根據(jù)發(fā)電時的供電負(fù)荷情況，實現(xiàn)對渦輪機的轉(zhuǎn)速及負(fù)載的控制。五、計劃進度安排本項目計劃從2022年5月開始，到2023年5月完成，具體進度安排如下：2022年5月-2022年8月，完成系統(tǒng)建模和控制邏輯設(shè)計。2022年9月-2023年1月，進行模擬實現(xiàn)和測試。2023年2月-2023年4月，完成性能分析及優(yōu)化設(shè)計。2023年5月，撰寫最終報告并完成項目總結(jié)。六、預(yù)期成果1.建立太陽能塔式熱發(fā)電站的數(shù)學(xué)模型，權(quán)衡各模塊間影響關(guān)系，了解設(shè)施的結(jié)構(gòu)及熱工性能。2.設(shè)計出適合系統(tǒng)自身的控制策略及控制參數(shù)，通過模擬實驗，驗證所設(shè)計的控制邏輯合理性和可行性。3.對設(shè)備進行性能分析，探究最佳控制策略及參數(shù)設(shè)置，提高發(fā)電效率及節(jié)能減排。4.形成研究論文若干篇，以及具有完整性、準(zhǔn)確性、實用性的專利申請。七、參考文獻1.WuH,YangH,ChenZ.Performanceanalysisandoptimizationofsolarpowertowersystems[J].RenewableEnergy,2016,85(2):1189-1198.2.SongY,PeiG,LuoL,etal.Cascadecontrolofasolarpowertowersystem[J].EnergyConversionandManagement,2016,110(12):420-425.3.FaimanD.Handbookofconcentratedsolarpowertechnology[M].AcademicPress,2019.4.ZhangJ,JiangY,RenS,etal.Hierarchicalcontrolofahigh-temperaturesolarfurnacesystem[J].SolarEnergy,2017,155(8):1425-1431.5.ShengK,ZhaoL,ZhouH,etal.Effectofreceiverdesignontheperformanceo