双回路槽式太阳能电站集热系统动态特性

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2015.11.022

摘要/Abstract

摘要：

为研究双回路抛物面槽式太阳能光热电站聚光集热系统动态响应特性，以美国SEGS电站Ⅵ号机组（SEGSⅥ）为对象，采用理论建模和数字仿真的方法研究了双回路抛物面槽式太阳能电站聚光集热系统动态仿真模型。基于质量、能量、动量平衡方程，结合相关专业知识，建立了以导热油/蒸汽为工质的抛物面槽式太阳能聚光集热系统的数学模型。分析了太阳辐射强度、集热管入口油体积流量、入口油温度以及集热管真空度改变情况下集热管出口油温动态变化特性。试验结果表明，集热管出口油温随着太阳辐射强度、集热管入口温度的增大而升高，但随体积流量的增加而降低。真空度的破坏对集热管出口油温的影响较大。模型能够正确反映研究对象的动态特性，运算稳定可靠；模型不仅可用于对仿真对象运行特性进行研究，还可为双回路抛物面槽式太阳能热动力发电系统动态特性的研究，提供良好的基础模型。

关键词: 集热系统, 数学模型, 仿真, 动态分析

Abstract:

In order to study the dynamic response characteristics of thecollector systemof the double loop parabolic trough solar power.As America SEGS power plant unitⅥ（SEGSⅥ） is the research object，with the theoretical modeling and numerical calculation，the dynamic simulation model about the double loop parabolic trough solar power station collector system is studied. Based on the mass， energy and momentum conservation equations and elements knowledge of relevant specialties，the mathematical model of a parabolic trough solar collector with heat conduction oil / steam is studied.Analysis of dynamic characteristics change of collector outlet temperature in the change of the intensity of solar radiation，oilentrance volume of collector， oil entrance temperature of collector，and the vacuum of collector. The experimental results show that the outlet temperature of the collector increases with increase of the intensity of solar radiationand the temperature of the collector entrance， but it will decreases with the increase of the the volume flow. Vacuum damage has great influence on the outlet temperature of the collector.The model can correctly reflect the dynamic characteristic of the research object， the operation is stable and reliable；model not only can be used to study on the operation characteristics of the simulation object， provide a good basis for model for double loop parabolic trough solar thermal power generation system dynamic characteristics research.

Key words: collector system, mathematical model, simulation, dynamic characteristics

中图分类号:

TM 615

李换兵，崔凝. 双回路槽式太阳能电站集热系统动态特性[J]. 电力建设, 2015, 36(11): 141-147.

LI Huanbing， CUI Ning.

Dynamic Characteristics of Collector System of Double Loop Trough Solar Power Station

[J]. ELECTRIC POWER CONSTRUCTION, 2015, 36(11): 141-147.

参考文献

［1］陈海平，于鑫玮，鲁光武，等. 太阳能辅助加热燃煤机组给水系统单耗分析［J］. 电力建设，2013，34（4）：58-62.

Chen Haiping， Yu Xinwei， Lu Guangwu， et al．Fuel specific consumption analysis on water supply system of coal-fired units with solar energy auxiliary heating system［J］. Electric Power Construction，2013，34（4）：58-62.

［2］徐伟，杨帆，刘静静，等. 槽式抛物面太阳能热发电系统发展现状与探讨［J］. 发电设备，2015，29（1）：74-78.

Xu Wei， Yangfan， Liujingjing， et al. Review and discussion on parabolic trough solar power systems［J］. Power Equipment，2015，29（1）：74-78.

［3］侯宏娟，於震跃，杨勇平，等. 槽式太阳集热器火用分析［J］.太阳能学报，2014，35（6）：1022-1028.

Hou Hongjuan， Yu Zhenyue， Yang Yongping， et al. Exergy analysis of parabolic trough solar collector［J］.Acta Energiae Solaris Sinica，2014，35（6）：1022-1028.

［4］陈于平. 聚光太阳能发电技术应用前景［J］. 电网与清洁能源，2010，26（7）：29-33.

Chen Yuping. Application and prospect of concentrating solar energy power plant（CSP） technology［J］. Power System and Clean Energy，2010，26（7）：29-33.

［5］Hachicha A A， Rodríguez I， Capdevila R， et al. Heat transfer analysis and numerical simulation of a parabolic trough solar collector［J］. Applied Energy， 2013， 111（11）:581–592.

［6］Wu Zhiyong， Li Shidong， Yuan Guofeng， et al. Three-dimensional numerical study of heat transfer characteristics of parabolic trough receiver［J］. Applied Energy， 2014， 113（1）:902–911.

［7］梁征，由长福．太阳能槽式集热系统动态传热特性［J］. 太阳能学报，2009，30（4）：451-456．

Liang Zheng， You Changfu. Dynamic heat transfer characteristics of parabolic solar trough collectors［J］. Acta Energiae Solaris Sinica， 2009， 30（4）: 451 -456.

［8］侯宏娟，周传文，杨勇平．槽式太阳集热器传热与流动［J］. 太阳能学报，2014，35（5）：768-772．

Hou Hongjuan， Zhou Chuanwen， Yang Yongping. Research on the performance of heat transfer and fluid flow of trough solar collector［J］. Acta Energiae Solaris Sinica，2014，35（5）:768-772.

［9］崔凝，徐国强，马士英．DSG型抛物面槽式太阳能热电站热力系统实时动态仿真模型研究［J］．中国电机工程学报，2014，34（11）：1787-1798．

Cui Ning， Xu Guoqiang， Ma Shiying. Study on real-time dynamic simulation model for DSG parabolic trough solar power station thermodynamic system［J］. Proceedings of the CSEE，2014，34（11）:1787-1798.

［10］王金平，王军，张耀明，等．槽式太阳能聚光集热器传热特性分析［J］．农业工程学报，2015，31（7）：185-192．

Wang Jinping，Wang Jun，Zhang Yaoming，et al. Analysis of heat transfer characteristics for parabolic trough solar collector［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2015，31（7）:185-192.

［11］崔凝，徐国强，马士英．DSG槽式聚光集热系统实时动态仿真模型研究［J］．系统仿真学报，2014，26（12）：2839–2857.

Cui Ning， Xu Guoqiang， Ma Shiying. Study on real-time dynamic simulation model for DSG parabolic trough collectors［J］. Journal of System Simulation， 2014， 26（12）:2839-2857.

［12］Incropera F， DeWitt D． Fundamentals of heat and mass transfer［M］. 3rd ed． New York: John Wiley & Sons， 2007，35-126．

［13］Forristall R． Heat Transfer analysis and modeling of a parabolic trough solar receiver implemented in engineering equation solver［R］．Golden Colorado: National Renewable Energy Laboratory，2003，5-16．

［14］Eck M， Steinmann W D. Modeling and design of direct solar steam generating collector fields［J］. Journal of Solar Energy Engineering， 2005， 127（8）:371-380.

［15］Bejan A. Convection heat transfer［M］. 2nd ed． New York：John Wiley & Sons，1995:103-235．

［16］Sturetzle T A．Autonatic control of the 30 MWe SEGS VI parabolic trough plant［D］．University of Wisconsin-Madison，2002．

[1]	孙平远，刘科研，齐冬莲. 基于电力信息物理系统实时仿真平台的网络安全仿真[J]. 电力建设, 2020, 41(2): 40-46.
[2]	余一平，赵健，熊浩清，陈谦，鞠平. 特高压直流闭锁在PSASP中的交互仿真方法[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 18-25.
[3]	刘其朴，汤晓晨，杨佳，孙国强，卫志农. 基于改进鲸鱼算法的混合直流输电系统控制参数优化方法[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 26-33.
[4]	张中丹，李锦键，王兴贵，赵玲霞. 基于静态模型的光热储能电站发电量优化策略[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 111-117.
[5]	陈彬，黄建业，张功林，范元亮，王琦，汤奕. 配电网信息物理系统的典型特征与联合测试验证[J]. 电力建设, 2017, 38(5): 46-.
[6]	石吉银，唐志军，林国栋，李超，晁武杰，邹焕雄. 模块化多电平换流器无环流仿真模型[J]. 电力建设, 2017, 38(3): 27-.
[7]	李龙，钱敏慧，赵大伟，王正风，刘艳章，周昶. 基于无功功率裕度分配的光伏电站静态无功/电压控制策略[J]. 电力建设, 2017, 38(10): 17-.
[8]	钟建英，柴影辉，王赛豪，张友鹏，段晓辉. ±1 100 kV直流纯SF6气体绝缘穿墙套管关键技术研究[J]. 电力建设, 2017, 38(10): 129-.
[9]	郭云鹏，叶夏明，赵俊华，文福拴，李波，李梁，毛建伟. 电动汽车大型充换电站通信网络性能评估[J]. 电力建设, 2017, 38(1): 23-.
[10]	曹澄沙，肖湘宁，张剑. 一种阻断HVDC控制环节中次同步频率分量的方法[J]. 电力建设, 2017, 38(1): 49-.
[11]	兰飞，姚知洋，黎静华，陶丽. 双馈风力发电机空载并网运行控制建模与仿真研究[J]. 电力建设, 2016, 37(9): 123-.
[12]	肖湘宁，杨洋，陶顺，陈鹏伟. 混合仿真电流源等值误差机理分析及改进[J]. 电力建设, 2016, 37(6): 38-42.
[13]	杨洋，肖湘宁，陶顺，陈鹏伟. 考虑衰减直流分量的dq-120改进算法及其在混合仿真中的应用[J]. 电力建设, 2016, 37(6): 43-48.
[14]	郭琦，王嘉钰，林雪华，李岩，刘崇茹. 提高MMC高效电磁暂态模型仿真精度的方法[J]. 电力建设, 2016, 37(6): 49-54.
[15]	董雷，鲁丹丹，陈乃仕，蒲天骄，王晓辉. 含柔性直流装置的主动配电网优化调度研究[J]. 电力建设, 2016, 37(5): 41-49.