论文研究-塔式太阳能聚热发电热力系统的换热控制策略研究 .pdf
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塔式太阳能聚热发电热力系统的换热控制
策略研究
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邱敏，刘涵
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基金项目：国家自然科学基金（6117410）；高等学校博士学科点专项科研基金(20126118110004)
作者简介：邱敏，（1987-），男，研究生，复杂系统的建模、控制与优化。
通信联系人：刘涵，（1972-），男，教授。E-mail: liuhan@xaut.edu.cn
（西安理工大学自动化与信息工程学院，西安 710048） 5
摘要：以已建成的塔式太阳能聚热发电厂高温熔融盐实验台为研究对象，采用数据建模方法，
根据塔式太阳能热力系统的工作原理和工艺流程，建立高温熔融盐实验台在不同日照工况下
的热力系统运行模型。实验台用电加热器模拟不同光照的工况，通过采集高温熔融盐的流速、
高温换热器出口蒸汽温度等现场数据，采用最小二乘支持向量机辨识出系统输入输出的模
型。由于工况不同时热力系统模型不是单一的情况，采用多模型内模控制策略实现对系统的10
有效自动切换控制。通过仿真实验表明控制效果满足实际应用的要求，该控制方法对以后大
规模聚热发电厂热力系统的换热控制具有一定的借鉴意义。
关键词：塔式太阳能聚热发电；热力系统；建模；多模型内模控制
中图分类号：TK514
15
Research on Heat Exchange Control of Thermodynamic
System for Tower Poly Thermal Power Generation
QIU Min, LIU Han
(School of Automation and Information Engineering, Xi’an University of Technology,
Xi’an 710048) 20
Abstract: In this paper, the model of test-bed of high-temperature molten salt thermal system
operating at various sunshine conditions has been established based on the process principle of
power poly thermal power generation by data modeling method, in which a built high-temperature
molten salt test-bed is chosen by research object. On the test-bed, electric heater is used to
simulate different lighting conditions. The model of system input and output is identified based on 25
least square support vector machines by field data acquisition for the flow rate of high-temperature
molten salt, the high temperature heat exchanger outlet steam temperature and the like. Because
that the heat exchange model is not a single in the different operation conditions, multi-model
internal model control strategy is proposed to switch system automatically. The simulation
experiments show that the proposed control strategy can meet the industrial applications and 30
provide guides for heat exchange control of power poly thermal power generation.
Keywords:
Solar thermal power generation; thermal system; modeling; multi-model internal
model control
0 引言 35
太阳能是一种取之不竭、清洁的可再生能源，利用太阳能发电是开拓新能源和保护环境、
节能减排的有效途径，目前较成熟的太阳能发电技术主要有太阳能光伏发电、太阳能热发电
技术 2 种
[1-2]
。太阳能光伏发电由于太阳能电池造价高、并网难，无法做到持续发电；对电
网冲击大，而且效率低；电池生产过程耗电且污染严重，特别是加入一些稀有金属物质，对
环境危害大等缺点限制了其发展。与光伏发电相比，太阳能聚热发电具有效率高、结构紧凑、40
运行成本低、对环境影响小等优点而被广泛研究。目前太阳能聚热发电主要包括槽式太阳能
热发电、碟式太阳能热发电和塔式太阳能热发电三种，而塔式太阳聚能热发电由于具有效率
高、发电稳定、低成本等优点适合大规模建厂发电
[3-4]
。整个发电系统主要是由聚热系统（聚
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