[发明专利]塔式太阳能电站接收器的运行优化方法

摘要

本发明公开了一种塔式太阳能电站接收器的运行优化方法，实施步骤如下：(1)搭建塔式太阳能接收器的分布参数模型并仿真得到不同光照强度下，当电站净发电效率最高时，接收器出口温度的数值；(2)设计PID控制器，其中控制器的控制变量为接收器入口处传热介质流速，被控变量为接收器出口处传热介质温度；(3)以全天电站净发电量最大为优化目标，构造动态优化问题；(4)通过CVP_SS将连续NLP优化问题的控制变量离散化，进而采用SQP算法进行求解。本发明中，塔式太阳能电站接收器的运行优化方法，在保证接收器平稳运行的前提下，同时提高了电站的净发电量，为塔式太阳能电站的商业化运行提供了参考。

主权项

1.一种塔式太阳能电站接收器的运行优化方法，其特征在于它的步骤如下：1)搭建塔式太阳能电站接收器的分布参数模型并仿真得到不同光照强度下，当电站净发电效率最高时，接收器出口温度的数值；所述的步骤1)具体为：1.1根据能量守恒方程，接收器的分布参数模型为：其中，Ai为接收器管壁内表面面积，Amirror为定日镜场总面积，Ao为接收器管道受光面外部面积，Cm为接收器管壁比热，Cf为传热介质比热，hi为接收器管壁与内部传热介质对流换热系数，ho为接收器管壁与外部环境对流换热系数，I为光照强度，m为传热介质流速，t为时间，Ta为环境温度，Tf为传热介质温度，Tm为接收器管壁温度，Vf为接收器管道内传热介质体积，Vm为接收器管壁体积，x为接收器长度，ε为黑度，ηopt为镜场综合效率，ρf为传热介质密度，ρm为接收器管壁密度，σ为黑体辐射常数；1.2选取太阳光照强度I分别为I0、I0+Δ、I0+2Δ、I0+3Δ、I0+4Δ的典型值；其中I0为电站能否发电的最低光照强度，I0+4Δ为一天内最大光照强度；1.3塔式太阳能电站接收器部件的运行优化需要对功率转换系统以及电泵做如下计算：功率转换系统等效为一个朗肯循环模型，其转换效率ηrank为：其中，Tout为接收器出口处温度，电泵消耗的功率Ppump为：其中，K1、K2与g为常数，L为管道的长度，d为管道的直径；同时，接收器内流动的传热介质吸收的功率Psolar为：Psolar＝mCf(Tout‑Tfin)     (5)因此，电站在某固定太阳光照强度下的净发电功率Pnet为：1.4仿真得到不同光照强度I下电站净发电效率关于接收器出口处传热介质温度的曲线，其中，净发电效率ηnet的计算公式为：其中，I为步骤1.2中选定的某一典型值，1.5通过曲线观察电站净发电效率关于接收器出口处传热介质温度的关系，得到当净发电效率最高时，接收器出口处传热介质的温度；2)设计PID控制器，其中控制器的控制变量为接收器入口处传热介质流速，被控变量为接收器出口处传热介质温度；3)以全天电站净发电量最大为优化目标，构造优化问题；4)通过CVP_SS将连续NLP优化问题的控制变量离散化，进而采用SQP算法进行求解，得到电站全天发电量最大时接收器出口处传热介质温度设定值的变化曲线。