[發(fā)明專利]一種基于并行計(jì)算的槽式聚光集熱系統(tǒng)性能算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110945164.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN113946935B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/10;G06Q50/06;G06F119/02;G06F119/08
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 胡萬(wàn)臣

本發(fā)明公開了一種基于并行計(jì)算的槽式聚光集熱系統(tǒng)性能算法，包括如下步驟：S1：針對(duì)鏡場(chǎng)中的一個(gè)集熱陣列按介質(zhì)流向建立HTF循環(huán)輸送系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；S2：把全年連續(xù)的計(jì)算時(shí)段劃分為多個(gè)時(shí)段區(qū)間；S3：將時(shí)段區(qū)間分配給計(jì)算機(jī)的CPU線程；S4：在各線程中，由算法判斷識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行模式類型；S5：在各線程中，由算法根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行模式類型選擇瞬態(tài)模型或者穩(wěn)態(tài)模型；S6：每個(gè)線程中，在與線程對(duì)應(yīng)時(shí)段區(qū)間內(nèi)，通過對(duì)系統(tǒng)性能的連續(xù)串行計(jì)算，獲得與線程對(duì)應(yīng)時(shí)段區(qū)間的系統(tǒng)性能輸出；S7：算法對(duì)各線程計(jì)算結(jié)果匯總合并，獲得槽式聚光集熱系統(tǒng)年度性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：即可以保證槽式聚光集熱系統(tǒng)性能的計(jì)算精度，又可以節(jié)約60～90％的計(jì)算時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于并行計(jì)算的槽式聚光集熱系統(tǒng)性能算法。

背景技術(shù)

在槽式光熱電站聚光集熱系統(tǒng)中，采用槽式拋物面反射聚光鏡采集太陽(yáng)能，導(dǎo)熱介質(zhì)(Heat?Transfer?Fluid，HTF)在集熱器中被加熱，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能到熱能的轉(zhuǎn)換，見圖1。集熱回路由多個(gè)槽式集熱組件(Solar?Collector?Assembly，SCA)、集熱器與HTF輸送管道串聯(lián)構(gòu)成，集熱器布置在拋物線焦點(diǎn)處，見圖2。多個(gè)集熱回路列經(jīng)過HTF循環(huán)輸送系統(tǒng)的串、并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)集熱陣列，多個(gè)集熱陣列經(jīng)過HTF循環(huán)輸送系統(tǒng)的并聯(lián)構(gòu)成槽式聚光集熱系統(tǒng)。集熱系統(tǒng)HTF輸送和循環(huán)過程中需要的動(dòng)力由HTF循環(huán)輸送泵提供。

當(dāng)系統(tǒng)HTF出口溫度滿足要求時(shí)，系統(tǒng)輸出的熱能通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入發(fā)電島系統(tǒng)發(fā)電，或通過油—鹽換熱器進(jìn)入熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存，見圖3。

槽式聚光集熱系統(tǒng)有以下運(yùn)行模式：

1)集熱模式。當(dāng)太陽(yáng)能資源條件充足、系統(tǒng)HTF出口溫度滿足要求時(shí)，系統(tǒng)按集熱模式運(yùn)行。系統(tǒng)以集熱模式運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定，HTF循環(huán)輸送系統(tǒng)中HTF和管壁溫度穩(wěn)定，HTF流量隨太陽(yáng)能輸入條件變化。

2)其他模式。系統(tǒng)以其他模式運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)HTF流量穩(wěn)定，HTF循環(huán)輸送系統(tǒng)中HTF和管壁溫度隨運(yùn)行時(shí)間變化。

a.太陽(yáng)能回溫集熱模式。當(dāng)鏡場(chǎng)有太陽(yáng)能輸入，但系統(tǒng)HTF出口溫度不滿足要求時(shí)，系統(tǒng)按太陽(yáng)能回溫集熱模式運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)出口溫度滿足要求時(shí)，退出太陽(yáng)能回溫集熱模式，按集熱模式運(yùn)行。

b.防凝均溫模式。當(dāng)鏡場(chǎng)無太陽(yáng)能輸入，系統(tǒng)中HTF最低溫度高于設(shè)定的防凝溫度時(shí)，系統(tǒng)按防凝均溫模式運(yùn)行。

c.防凝加熱模式。系統(tǒng)中HTF最低溫度低于設(shè)定的防凝溫度時(shí)，系統(tǒng)按防凝加熱模式運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)中HTF最低溫度高于設(shè)定的防凝均溫溫度時(shí)，退出防凝加熱模式。防凝加熱熱量由防凝天然氣鍋爐提供。

槽式聚光集熱系統(tǒng)的性能計(jì)算：

根據(jù)太陽(yáng)能資源條件和系統(tǒng)HTF出口溫度，判斷集熱系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行模式。

集熱系統(tǒng)以集熱模式運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)性能采用穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行計(jì)算。

集熱系統(tǒng)以其他模式運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)性能采用瞬態(tài)模型進(jìn)行計(jì)算。

槽式聚光集熱系統(tǒng)的年度性能輸出通過交替采用穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)模型的逐時(shí)段連續(xù)計(jì)算獲得。

系統(tǒng)采用瞬態(tài)模型計(jì)算時(shí)，上一個(gè)計(jì)算間隔的計(jì)算結(jié)果是本計(jì)算間隔的輸入條件。當(dāng)計(jì)算間隔取值較小時(shí)，將耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間；當(dāng)計(jì)算間隔取值較大時(shí)，可以縮短計(jì)算時(shí)間，但影響計(jì)算精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于并行計(jì)算的槽式聚光集熱系統(tǒng)性能算法，即可以保證槽式聚光集熱系統(tǒng)性能的計(jì)算精度，又可以節(jié)約60～90％的計(jì)算時(shí)間。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：