[發明專利]一種光煤互補系統變工況的光電轉換效率尋優控制方法

有效

• 申請號: 202010102196.0
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111241711B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 嚴卉;劉明;李昕;種道彤;嚴俊杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種光煤互補系統變工況的光電轉換效率尋優控制方法，其特征在于：

以光電轉換效率最優作為光煤互補系統變工況運行控制的目標，其中光電轉換效率指光煤互補系統接收到的太陽輻照能量轉化為電能的比率，即當光煤互補系統和未耦合太陽能的傳統燃煤發電系統的鍋爐吸熱量相同時，光煤互補系統增加的發電量與所接收到的太陽輻照能量之比；

光電轉換效率的計算方法是：首先利用式(1)計算通過太陽能集熱系統加熱和高壓加熱器加熱的水混合后的比焓，再結合熱力系統變工況計算方法利用式(2)計算光煤互補系統的發電功率W_SCPP，然后假設光煤互補系統和未耦合太陽能的傳統燃煤發電系統的在鍋爐中吸熱量相同，根據式(3)-(4)計算光電轉換效率η_SE；

h_w(i-1),in＝α_TCS×h_s,out+(1-α_TCS)h_wi,out (1)

式中，h_w(i-1),in是通過太陽能集熱系統加熱和加熱器加熱的水混合后的比焓，i＝1,2,…,n，kJ/kg；n為光煤互補系統回熱加熱器的總個數，加熱器按汽側壓力由高至低依次編號為1至n；α_TCS是光煤流量分配比；h_s,out是通過太陽能集熱系統加熱后的水的比焓，kJ/kg；h_wi,out是通過原有高壓加熱器加熱后的水的比焓，kJ/kg；

式中，W_SCPP是光煤互補系統發電功率，MW；D₀是光煤互補系統主蒸汽流量，kg/s；h₀是光煤互補系統主蒸汽比焓，kJ/kg；D_zr是光煤互補系統再熱蒸汽流量，kg/s；h_zr是光煤互補系統再熱蒸汽比焓，kJ/kg；D_i是光煤互補系統中燃煤發電的汽輪機第i級抽汽流量，i＝1,2,…,n，kg/s；h_wi,in是光煤互補系統中燃煤發電的汽輪機第i級抽汽比焓，kJ/kg；D_c是光煤互補系統排汽流量，kg/s；h_c是光煤互補系統排汽比焓，kJ/kg；D_sg1和D_sg2是光煤互補系統中燃煤發電的前軸封汽量和后軸封汽量，kg/s；h_sg1和h_sg2是光煤互補系統中燃煤發電的前軸封汽比焓和后軸封汽比焓，kJ/kg；

W_add＝W_SCPP-W_eq (3)

式中，W_add是光煤互補系統等吸熱量下的新增功率，MW；W_eq是在相同發電負荷要求下，與光煤互補系統等吸熱量時的未耦合太陽能的傳統燃煤發電系統的等效發電功率，MW；

式中，η_SE是光煤互補系統的光電轉換效率；DNI是太陽直接法相輻射，W/m²；A_c是太陽光照集熱面積，m²；

光煤互補系統優化光電轉換效率的變工況運行控制，包括以下步驟：

步驟1：讀取光煤互補系統中，與高壓加熱器并聯的太陽能集熱系統、燃煤發電系統及環境條件的相關信息；

步驟2：讀取光煤互補系統所需運行的工況條件；

步驟3：根據太陽能集熱單元導熱油工作溫度區間及其設備安全工作范圍確定太陽能集熱單元可加熱的水流量范圍，再根據水流量范圍與燃煤機組給水流量之比確定光煤互補系統可運行的光煤流量分配比范圍；

步驟4：在步驟3計算出的光煤流量分配比變化范圍內，計算當前光照條件和電負荷條件下光煤互補系統的光電轉換效率η_SE，建立光煤互補系統的光電轉換效率與光煤流量分配比的關系；

步驟5：選擇優化的光煤流量分配比：即，在步驟4建立的所要求運行的工況下的光電轉換效率與光煤流量分配比的關系中，選擇光電轉換效率的最大值所對應的光煤流量分配比作為優化的光煤流量分配比；

步驟6：根據步驟5得出的優化的光煤流量分配比，調節流入太陽能集熱系統加熱的優化的水流量的計算如下：

式中，為流入太陽能集熱系統加熱的優化的水流量，kg/s；為優化的光煤流量分配比；D_w為當前工況下的給水流量，kg/s；

當光煤互補系統運行工況改變或太陽光照強度改變時，重復步驟1至步驟6，重新達到控制目標。