[發明專利]一種基于并行計算的槽式聚光集熱系統性能算法

有效

• 申請號: 202110945164.1
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113946935B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 王衛東
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團新疆電力設計院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G06Q50/06;G06F119/02;G06F119/08
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 胡萬臣

1.一種基于并行計算的槽式聚光集熱系統性能算法，其特征在于包括如下步驟：

S1：針對鏡場中的一個集熱陣列按介質流向建立HTF循環輸送系統數學模型；

S2：把全年連續的計算時段劃分為多個時段區間；

S3：將時段區間分配給計算機的CPU線程；

S4：在各線程中，由算法判斷識別系統運行模式類型；

S5：在各線程中，由算法根據系統運行模式類型選擇瞬態模型或者穩態模型；

S6：每個線程中，在與線程對應時段區間內，通過對系統性能的連續串行計算，獲得與線程對應時段區間的系統性能輸出；

S7：算法對各線程計算結果匯總合并，獲得槽式聚光集熱系統年度性能。

其中，瞬態模型考慮單元內能對HTF換熱的影響，并滿足以下約束：

計算單元中能量平衡方程約束為：

單元中內能變化約束為：

單元中動能變化約束為：

單元入口、出口之間的熱能差約束為：

式中：U表示單元中內能，表示單元中內能變化，E_k表示單元中動能，表示單元中動能變化，表示單元內HTF平均溫度，T_in表示HTF單元入口溫度，T_out表示HTF單元出口溫度，表示單元入口熱能，表示單元出口熱能，表示通過單元管壁輸入的熱能，表示單元內HTF初始平均溫度，v_in表示單元HTF入口流速，v_out表示單元HTF出口流速，m_htf表示單元內HTF初始質量，表示HTF質量流量，c_htf表示HTF溫度為時的比熱容，L表示單元計算長度，(mc)表示單位長度單元管壁的初始熱慣性，t表示時間變量，c′_htf表示單元內HTF溫度為時的比熱容；

由式(1)、式(3)、式(4)，有：

由式(2)、式(5)，有：

式(6)為線性一階微分方程，其通解為：

式中：Δt表示計算時間間隔，C表示常量；

單元出口HTF溫度約束為：

式(7)中，c′_htf、v_out隨單元出口HTF溫度T_out變化，T_out需要通過迭代計算完成；

計算時間間隔Δt滿足以下約束：

且△t≤30s，

其中，穩態模型相比瞬態模型，忽略單元內能對HTF換熱的影響，并滿足以下約束：

2.根據權利要求1所述的一種基于并行計算的槽式聚光集熱系統性能算法，其特征在于：在一個時段區間中，槽式聚光集熱系統以集熱模式運行開始，并以集熱模式運行結束。

3.根據權利要求1所述的一種基于并行計算的槽式聚光集熱系統性能算法，其特征在于：在一個時段區間中，當槽式聚光集熱系統以集熱模式運行時，算法選擇穩態模型；當槽式聚光集熱系統以太陽能回溫集熱模式、防凝均溫模式或者防凝加熱模式運行時，算法選擇瞬態模型。

4.根據權利要求1所述的一種基于并行計算的槽式聚光集熱系統性能算法，其特征在于：在一個時段區間中，交替采用穩態模型或瞬態模型，通過對系統性能的連續串行計算，獲得該時段區間的系統性能輸出。

5.根據權利要求1所述的一種基于并行計算的槽式聚光集熱系統性能算法，其特征在于：通過對各時段區間系統性能計算輸出結果匯總合并，獲得系統年度性能輸出。