| 题名 | 太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究; 太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究 |
| 作者 | 1姚志豪,电工研究所 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院电工研究所 |
| 导师 | 1王志峰,电工研究所 |
| 关键词 | 太阳能塔式热发电 建模 控制 定日镜 吸热器 储热 发电 CRS Modeling Control Heliostat Receiver Thermal Storage Power |
| 其他题名 | 太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究 |
| 中文摘要 | 本论文的研究对象是中国第一座MW级塔式太阳能热发电站，研究内容是对该电站进行系统建模并对系统控制逻辑进行探讨。该电站采用多面定日镜作为聚光器，将太阳法向直射辐射能量反射聚焦到吸热器上产生过热蒸汽，然后利用传统的朗肯循环实现蒸汽的做功发电。 本论文紧密围绕科技部“十一五” 863重点项目(2006-2010) “太阳能热发电技术及系统示范” 的子课题“太阳能塔式热发电系统总体设计技术及系统集成”(2006AA050101)中的内容，在本文研究对象大汉塔式电站的系统模型建立、子系统过程分析、全系统仿真及全场控制系统设计等几个方面分别开展了研究工作。 在电站全系统模型建立方面，设计并分析了十种电站全场运行模式及其互相之间的判别和切换控制逻辑。同时，还设计并分析了九种电站全场运行状态及其互相之间的切换逻辑，并建立了电站全系统能流传递模型及光热和发电两大子系统的输入输出参数模型。在此基础上，对定日镜场、吸热器、储热子系统、汽轮发电机组的基本数学模型进行了描述和分析，由此构建了除管路和阀门之外，较为完整的大汉塔式电站系统动力学模型。 在子系统过程分析方面，分别对大汉塔式太阳能热发电站“聚光、集热、储热、发电”这几个子系统单元基本运行过程进行了分析和探讨。总结了影响塔式太阳能热发电站能量来源不稳定及非连续性的天文学与地理、环境等方面的基本因素，提出了校正定日镜跟踪误差的BCS原理性算法。从塔式电站生产电能、电网输送电能及用户需求电能三个方面，对储热系统的重要性作了分析。对大汉电站的双级储热系统，设计了其“储热-放热”运行模式判断与切换基本逻辑。初步提出了定日镜场反射聚光功率与吸热器升压及产生蒸汽流量之间的关联函数。对影响机组正常运行的主要因素即云遮工况出现时大汉电站的系统动作逻辑进行了初步设计。 在全系统仿真及全场控制系统设计方面，利用TRNSYS软件设计搭建了大汉电站全系统仿真模型，对其在设计日与全年的发电量进行了仿真与理论计算分析。同时，对世界上第一座已实现商业化运行的塔式电站西班牙的PS10进行了系统模型重建与仿真，并得到了与已公布数据有较好吻合的结果。另外，还初步设计了电站全场控制系统基本原理框图及吸热器的几个主要监测及控制回路。分别设计了吸热器蒸汽温度的蒸汽侧喷水减温调节与镜场侧聚光调节的方法，对其基本热力学过程及方案原理进行了分析。在此基础上，初步设计了吸热器串级三冲量给水调节系统并对其传递函数原理图进行了描述。同时，还初步设计了考虑塔式太阳能热发电站气象、环境及聚光精度影响等基本特性的吸热器过热段喷水减温控制系统SAMA图，并对其中关键的焓值计算方案进行了探讨分析。 DAHAN, the pioneer 1 MWe CRS (Central Receiver System) funded by Ministry of Sciences and Technology (MOST), which can be regarded as the milestone in solar thermal power development in China, is now under construction at the foot of The Great Wall nearby Beijing. The major objective of the design and construction of DAHAN is to demonstrate the operation of CRS in China. This dissertation mainly focuses on the modeling of the whole DAHAN CRS, the investigation into the subsystem process, the system simulation based on energy balance, the operational strategy and control diagram design of the plant. Thermal storage and auxiliary boiler are adopted to overcome the cloud passage and overnight challenge. Thus, 10 different whole system operation modes are designed with the transition logic between each other. Another 9 different whole plant states from standby to normal operation with the sequences are proposed. According to the mathematical models of subsystems including the heliostats, receiver, thermal storage tank and Rankine cycle, the mathematical model of the whole DAHAN plant is established. The plant’s performance on the design day and under annual meteorological condition is simulated in TRNSYS. The optical-thermal coupling model between the heliostat field and receiver is analyzed and presented here. The way to regulate the steam pressure and mass flowrate during receiver start-up by controlling the heliostats number in track is designed with the mathematical model. The plant’s reponse to cloud passage is analyzed and the subsequent operational strategy is designed. It’s considered as a key point to keep the steam drum water level and receiver superheater panel temperature within the design values. Thus, the related control loops are designed and described in this dissertation. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-10-18 |
| 页码 | 140 |
| 分类号 | TM1 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.iee.ac.cn/handle/311042/6834]  |
| 专题 | 电工研究所_其他部门_其他部门_博士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 1姚志豪,电工研究所. 太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究, 太阳能塔式热发电站系统建模与控制逻辑研究[D]. 中国科学院电工研究所. 2009. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论