[發明專利]一種通過鏡場優化調度控制水/蒸汽接收器內壓力的方法

有效

• 申請號: 201510022789.5
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104635775B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 趙豫紅;李佳燕;劉紫軍;陳將
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D16/00
• 分類號: G05D16/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及太陽能技術領域，特別是涉及水/蒸汽接收器，提供了一種通過鏡場優化調度控制水/蒸汽接收器內壓力的方法。

背景技術

塔式太陽能熱電站利用聚光系統(鏡場)聚集太陽能，經塔頂接收器內工質吸收轉化為熱能，進而利用該熱能產生過熱蒸汽，推動汽輪機發電，最終實現太陽能到電能的轉換。其中，在以水/蒸汽為傳熱介質的塔式太陽能熱電站中，水/蒸汽接收器作為電站的動力設備，其要求是提供合格的飽和蒸汽，以供電站的下一步儲能或發電。而太陽能具有間歇性和不穩定性，易對接收器運行時產生擾動，另外水/蒸汽各參數易受壓力變化影響，故以水為介質的接收器穩定性較差。為了后續電站發電的穩定性，必須要求接收器出口蒸汽壓力即接收器系統壓力保持基本恒定。

因此，需對接收器設計壓力控制系統。系統被控變量是接收器系統壓力，操縱變量是接收器接收到的太陽輻射能。在實際塔式太陽能熱電站中，接收器接收到的太陽輻射能量由鏡場控制。因此，當接收器出口蒸汽流量變化導致系統壓力變化時，需實時進行鏡場調度，使得由鏡場聚集到接收器的能量符合控制系統的要求。

在利用鏡場調度對接收器壓力進行控制時，需注意以下兩點：

(1)為了實現接收器壓力的實時控制，電站需每隔Δt時間對鏡場進行一次優化調度，故對優化問題的求解速度有嚴格要求。

(2)電站每隔Δt時間對鏡場進行一次優化求解后，需按照求解結果操縱鏡場，切換定日鏡狀態。而鏡場定日鏡的狀態切換需要使用電能，頻繁的大規模定日鏡狀態切換必將導致高的操作成本。因此，在做調度優化時，每次優化后需要改變狀態的定日鏡數量應盡可能的少，從而節省鏡場操作成本。

發明內容

為了實現鏡場實時控制接收器系統壓力，本發明提供了一種通過鏡場優化調度控制水/蒸汽接收器內壓力的方法。

本發明的技術方案如下：

通過鏡場優化調度控制水/蒸汽接收器內壓力的方法包括如下步驟：

1)將鏡場中的定日鏡狀態設為正常追蹤狀態和備用狀態；所述的正常追蹤狀態為定日鏡隨太陽位置變化將太陽輻射能聚集到接收器上聚焦點的狀態，所述的備用狀態為定日鏡將太陽能聚集到接收器周邊聚焦點的狀態，接收器無法接收到處于備用狀態的定日鏡聚集的能量；

2)對塔式太陽能熱電站全鏡場進行分區；所述的對塔式太陽能熱電站全鏡場進行分區分為鏡場1區和鏡場2區；其中鏡場1區的定日鏡只有正常追蹤狀態，鏡場2區的定日鏡有正常追蹤和備用兩種狀態；

3)建立鏡場2區的調度優化問題；

4)在接收器運行時，每隔一段Δt時間對步驟3)中鏡場2區優化調度問題進行求解，根據優化結果調整鏡場2區定日鏡狀態,進而控制水/蒸汽接收器內壓力。

所述的步驟1)中，當接收器所需能量減少時，處于正常追蹤狀態的定日鏡可迅速將目標點從接收器上轉到接收器周邊，從而減少鏡場聚集到接收器上的能量值，當接收器所需能量增加，處于備用狀態的定日鏡可迅速將太陽能聚集到接收器上，從而增加鏡場聚焦到接收器上的能量值。

所述的步驟2)中對塔式太陽能熱電站全鏡場進行分區步驟：

A)在實際應用電站正常運行且蒸汽流量擾動存在的情況下，求得鏡場各時刻正常追蹤狀態定日鏡的能量和(即投射到接收器上的能量)占全鏡場定日鏡(正常追蹤狀態定日鏡加備用狀態定日鏡)的能量和的百分比η；

B)從各時刻的η值中選擇其中的最小值η_min；

C)根據B)中計算所得的百分比η_min值，將全鏡場分為鏡場1區和鏡場2區，分區后保證鏡場1區定日鏡的能量值占全鏡場定日鏡能量值的百分比等于80％～100％的η_min；優選的，為保證接收器運行安全，建議令鏡場1區定日鏡的能量值占全鏡場定日鏡能量值的百分比為80％～90％的η_min。

所述步驟3)具體為：

A)將鏡場2區的定日鏡按其所能聚集的能量值從大到小降序排列；