太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究的中期报告

太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究的中期报告中期报告一、项目背景太阳能塔式热发电站是一种利用太阳能直接转换成能量并产生电力的新型发电设施。其基本原理是通过一定的反射器件将太阳光聚焦到塔底集热器上，进一步将水加热形成蒸汽，最终驱动涡轮机发电。与传统燃煤、燃气等能源发电方式相比，太阳能塔式热发电站具有可再生性、环保性、无污染、无噪音、寿命长等优点，逐渐成为发达国家探索发展新能源和减少碳排放的重点领域之一。根据太阳能塔式热发电站过程特点进行系统建模与控制逻辑研究，对于提高设施的性能及效率、促进设备优化设计有重要意义。二、项目研究目标通过对太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究，达到以下目标：1.建立太阳能塔式热发电站的数学模型，包括镜面反射器、集热器、水蒸气系统、涡轮机等各模块，全面了解设施的结构及工作原理。2.通过建立控制逻辑，对太阳能塔式热发电站各模块进行模拟控制，并实现各模块之间的信息传递，保证整个设备能正常运行。3.对太阳能塔式热发电站热效率进行分析，探究最佳控制策略及参数设置，提高发电效率及节能减排。三、项目研究内容1.系统建模对太阳能塔式热发电站过程进行建模，并确定控制变量和被控制变量，确定各变量之间的关系，构建数学模型。2.控制逻辑设计基于建立的数学模型，设计控制逻辑，包括各模块信息传递、控制算法、参数设置等。3.模拟实现通过Matlab/Simulink仿真平台，对设备进行模拟实现，且控制逻辑进行测试，检验其可行性及效果。4.性能分析通过仿真实验，对太阳能塔式热发电站的热效率进行分析，探究最佳控制策略及参数设置，提高发电效率及节能减排。四、拟解决的技术难点1.镜面反射器的跟踪控制，需要解决其与太阳位置的动态关系及反射角的计算问题。2.集热器的水量及温度控制，需要根据入口水量及出口水量，实现对集热器温度的控制。3.水蒸气系统的稳定及控制，需要通过对水的蒸发量及水蒸气的压力控制，实现对水蒸气系统的控制。4.涡轮机转速及负荷控制，需要根据发电时的供电负荷情况，实现对涡轮机的转速及负载的控制。五、计划进度安排本项目计划从2022年5月开始，到2023年5月完成，具体进度安排如下：2022年5月-2022年8月，完成系统建模和控制逻辑设计。2022年9月-2023年1月，进行模拟实现和测试。2023年2月-2023年4月，完成性能分析及优化设计。2023年5月，撰写最终报告并完成项目总结。六、预期成果1.建立太阳能塔式热发电站的数学模型，权衡各模块间影响关系，了解设施的结构及热工性能。2.设计出适合系统自身的控制策略及控制参数，通过模拟实验，验证所设计的控制逻辑合理性和可行性。3.对设备进行性能分析，探究最佳控制策略及参数设置，提高发电效率及节能减排。4.形成研究论文若干篇，以及具有完整性、准确性、实用性的专利申请。七、参考文献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