DSG槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性.pdf

1、槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電被認(rèn)為是目前最具有商業(yè)前景的大規(guī)模太陽(yáng)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(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。由于太陽(yáng)能的間歇性和不穩(wěn)定性，DSG槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及過(guò)程控制等問(wèn)題十分復(fù)雜，在深入掌握DSG太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，研究DSG太陽(yáng)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(yáng)能集熱系

2、統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)，研究了DSG槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度變化及給水流量變化等主要擾動(dòng)工況下的響應(yīng)特性，分析了當(dāng)蒸發(fā)環(huán)節(jié)運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)主要參數(shù)的動(dòng)態(tài)行為。
　　以西班牙INDITEP項(xiàng)目的一座5MW的DSG槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于模塊化建模技術(shù)建立了DSG槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，包括蒸發(fā)環(huán)節(jié)、汽水分離器、過(guò)熱器、噴水減溫器以及旁路系統(tǒng)等典型部件的數(shù)學(xué)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(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)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(yùn)行方式下的非線性集總參數(shù)移動(dòng)邊界模型，并給出了在蒸發(fā)環(huán)節(jié)運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)數(shù)學(xué)模型的切換方法，避免出現(xiàn)計(jì)算溢出和模型剛性問(wèn)題；對(duì)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(yùn)行方式下的數(shù)學(xué)模型。
　　基于已建立起的DSG集熱系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和變步長(zhǎng)歐拉算法，分別在蒸發(fā)環(huán)節(jié)處于三種典型的運(yùn)行方式下，研究了DSG槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)在主要擾動(dòng)工況（系統(tǒng)入口給水流量擾動(dòng)

4、、汽機(jī)進(jìn)汽調(diào)門開度擾動(dòng)和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度擾動(dòng)）狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，考察系統(tǒng)主要參數(shù)的動(dòng)態(tài)行為。進(jìn)一步，結(jié)合DSG集熱系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，研究了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度出現(xiàn)大幅度階躍擾動(dòng)工況下系統(tǒng)的響應(yīng)過(guò)程，分析了當(dāng)集熱系統(tǒng)蒸發(fā)環(huán)節(jié)運(yùn)行方式發(fā)生變化的情況下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。
　　仿真實(shí)驗(yàn)表明，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度發(fā)生明顯變化導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)變，DSG太陽(yáng)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(guān)研究可以為DSG集熱系統(tǒng)的過(guò)程控制提供必要的參