[发明专利]太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电站蒸汽发生器模型的建模方法。

背景技术

太阳能作为可再生能源的代表，以其储量巨大、分布普遍和清洁无污染的优点，越来越受到各国的重视。在所有的可再生能源技术中，太阳能热发电技术与其它可再生能源发电技术相比有着最为广阔的前景。太阳能热发电技术共分为四种，分别是：槽式、塔式、菲涅尔式和碟式，其中，槽式太阳能热发电技术是目前商业上最为成熟的太阳能热发电技术，也是发展最好的太阳能热发电技术。

蒸汽发生器作为连接槽式太阳能热发电站一、二回路的核心设备，它的正常运行对整个光热电站的安全性能和经济性能十分关键。蒸汽发生器可分为三个部分，分别是预热段、蒸汽发生段和过热段。在预热段和过热段中，工质均不发生相变。在蒸汽发生段中，水吸收导热油释放的热量成为微过热蒸汽，有明显的相变过程。蒸汽发生器的作用是将导热油在集热场中吸收的热量传递给二回路的给水，进而产生特定参数的过热蒸汽推动汽轮机做功。此外，蒸汽发生器还起到了隔离一、二回路工质的作用。

对于槽式太阳能热发电站，由于太阳能输入的不连续性，例如云遮天气，导热油的温度会随着输入太阳能的变化而变化，进而使得产生的蒸汽温度也随之变化，槽式光热电站的各部分结构常在动态工况下运行。作为导热油和水/水蒸气两种温度频繁变化的工质的交汇处，蒸汽发生器运行时的动态性更加明显。因此，建立蒸汽发生器的动态仿真模型，为不同工况下蒸汽发生器的运行特性研究提供基础模型平台支持，对操作和监控蒸汽发生器的运行有十分重要的指导意义。

目前，用于太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法还比较少，仅有的建模方法是建立蒸汽发生器的一、二或三维模型，但模型求解运算量较大，不利用仿真程序的开发，而且无法实现对蒸汽发生段汽包内“虚假水位”现象的模拟。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法。本发明采用集总参数法，建立蒸汽发生器的零维动态模型。本发明建立的零维动态模型较常见的一、二或三维动态模型更为简单，同时考虑了各种不同结构油水型蒸汽发生器的共性，建模方法具有普遍适用性，而且还可以实现对蒸汽发生段汽包内“虚假水位”现象的模拟。本发明可以应用在太阳能热发电站中油水型蒸汽发生器的动态仿真，为不同工况下蒸汽发生器的运行特性研究提供基础模型平台支持。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型包括预热段动态模型、蒸汽发生段动态模型和过热段动态模型，建模方法包括以下步骤：

步骤1：选取蒸汽发生器输入参数值和输出参数初值；

步骤2：建立蒸汽发生段动态模型；

步骤3：建立预热段动态模型；

步骤4：建立过热段动态模型。

所述步骤1中，蒸汽发生器输入参数值包括入口导热油流量和入口过冷水流量，入口导热油温度和入口过冷水温度，以及入口导热油压力和入口过冷水压力；蒸汽发生器输出参数初值包括出口导热油流量和出口过热蒸汽流量，出口导热油温度和出口过热蒸汽温度，出口导热油压力和出口过热蒸汽压力，以及蒸汽发生器汽包内压力和水位。

所述步骤2中，蒸汽发生段动态模型包括导热油侧模型、换热管壁模型、水/汽侧模型和水位模型，需要将蒸汽发生段的壳侧蒸汽空间分为水面以上和水面以下两个部分，并通过计算水动态蒸发量和蒸汽动态凝结量实现对蒸汽发生段的动态建模；

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：根据能量守恒方程建立导热油侧蒸汽发生段动态模型，则有：

Q_oil＝αA_i(T_oil-T_tube)(2)