塔式太阳能电站接收器控制策略与动态优化

摘要

在大规模太阳能发电技术中，塔式太阳能热发电具有十分广阔的应用前景。其中，接收器作为塔式太阳能电站的重要组成部分，是进行光热转换的关键部件，其运行情况影响着后续子系统能否稳定、高效工作，并决定了整个电站的经济性能。因此，研究接收器的控制策略和动态运行优化有着重要的意义，可以为实际电站提供参考。
　　为了实现以熔盐为传热介质的接收器出口温度快速精确跟踪并对其动态运行进行优化，本文主要完成了以下工作:
　　(1)基于以熔盐为传热介质的柱状接收器模型，分析接收器的动态特性和传统PID控制应用于接收器控制中的缺陷，提出将预测控制中动态矩阵控制算法(DMC)应用于接收器出口温度的控制。仿真结果表明，DMC控制改善了接收器出口温度的控制品质，初步证明了塔式太阳能电站接收器出口温度控制策略采用DMC算法的可行性。
　　(2)太阳能本身固有特性使得太阳光照强度大幅度变化时，单一控制器无法保证满意的控制性能。因此，对接收器出口温度的控制引入多模型策略，采用了基于输出误差的硬切换控制器。结果表明，引入多模型策略后，当太阳光照强度发生较大变化时，模型与实际对象之间不匹配的影响得到了削弱，接收器出口温度控制的鲁棒性得到了提高。
　　(3)分析电站净发电效率的影响因素，仿真得到不同太阳光照强度下电站净发电效率最大时接收器出口温度值;在保证电站、电网安全运行的前提下，建立接收器的动态优化模型，实现电站净发电量最大;采用CVP_ SS方法进行求解，确定接收器出口温度在不同时间段的最优设定值。优化后的设定值显著地增加了电站净发电量，同时采用多模型DMC控制器更有利于经济性的提高。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．1．1 塔式太阳能热发电系统简介

1．1．2 塔式太阳能电站国内外研究现状和发展趋势

1．2 塔式太阳能电站接收器的研究现状和发展趋势

1．2．1 接收器的研究现状

1．2．2 接收器的现有研究中存在的问题和发展趋势

1．3 本文研究内容与结构

第二章 接收器单模型动态矩阵控制

2．1 引言

2．2 接收器动态模型

2．2．1 Solar Two接收器简介

2．2．2 Solar Two接收器分布参数模型

2．2．3 相关辅助参数计算公式

2．2．4 接收器动态特性和控制策略的选择

2．3 动态矩阵控制理论简介

2．4 控制仿真结果与分析

2．4．1 控制仿真平台简介

2．4．2 典型DNI下接收器动态矩阵控制仿真

2．5 本章小结

第三章 接收器多模型动态矩阵控制

3．1 引言

3．2 多模型方法概述

3．2．1 多模型方法基本原理

3．2．2 模型集的建立

3．2．3 多模型方法中的模型切换策略

3．2．4 多模型控制系统的分类

3．3 基于切换的接收器多模型预测控制策略

3．3．1 接收器多模型动态矩阵控制算法工作原理

3．3．2 接收器模型集的建立与多模型切换算法

3．4 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第四章 接收器的运行优化策略研究

4．1 引言

4．2 接收器的优化模型

4．2．1 接收器的运行优化问题概述

4．2．2 优化模型

4．3 接收器优化模型的求解

4．3．1 优化算法的确定

4．3．2 CVP方法简介

4．3．3 CVP_SS方法的实现

4．3．4 算法流程

4．4 优化计算结果

4．4．1 接收器最优工作点分析

4．4．2 接收器的运行优化

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

作者在学期间所取得的科研成果