一種dsg槽式太陽能集熱器出口蒸汽溫度控制方法
2023-06-11 14:20:56
專利名稱：一種dsg槽式太陽能集熱器出口蒸汽溫度控制方法
技術領域：
本發明涉及一種DSG槽式太陽能集熱器出口蒸汽溫度控制方法，屬於太陽能熱利用領域。
背景技術：
直接蒸汽發電(Direct Steam Generation, DSG)槽式太陽能熱發電是利用拋物線槽式聚光器將太陽光聚焦到集熱管上，直接加熱集熱管內的工質水，產生蒸汽推動汽輪發電機組發電的系統。與工質為導熱油的傳統槽式電站相比，由於不用導熱油，省略了油/蒸汽換熱器及其他附件，具有以下優勢用水代替導熱油，降低了環境壓力；具有更高的蒸汽溫度；電站投資大幅下降；製造和運營成本降低，電站效率更高。但是由於槽式集熱管接收到的太陽輻射具有不可控性，它既可能緩慢變化(隨太陽東升西落變化以及由灰塵導致的鏡面反射率的變化)，也可能快速變化(如隨雲遮變化)，而且DSG槽式電站集熱器在運行中有兩相流轉化，因此控制系統和電站工程都要比傳統槽式電站複雜得多。目前，DSG槽式電站通常有三種循環模式，分別是直通模式、注入模式和循環模式， 其中循環模式是目前最保守、最安全的運行模式。無論哪一種模式，保證出口蒸汽溫度穩定都是DSG槽式電站運行的重要指標之一。對於循環模式的DSG槽式電站出口蒸汽溫度控制策略研究，國內還未見公開發表的相關研究成果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了一種DSG槽式太陽能集熱器出口蒸汽溫度控制方法。本發明為實現上述發明目的採用如下技術方案一種DSG槽式太陽能集熱器出口蒸汽溫度控制方法，包括如下步驟步驟1，由先驗知識得到典型工況參數變化範圍，在典型工況參數變化範圍內選取若干典型工作點，通過實驗獲得典型工作點的傳遞函數，建立各典型工作點的CARIMA模型A (ζ-1) Δ y (t) =B (ζ-1) Δ u (t_l) +C (ζ-1) · w (t)其中，ζ-1為後移算子，Δ = 1-z-1表示差分算子，u(t)為噴水減溫裝置的開度， y(t)為集熱器出口蒸汽溫度，w(t)為互不相關的隨機序列信號，Αα ,Β^Ι,αζ—1)為關於ζ—1的多項式；所述t為採樣時間，t為正自然數；所述各CARIMA模型具有相同的結構，不同的參數；步驟2，分別為典型工作點的子模型建立受限增量廣義預測控制器，具體包括如下步驟步驟2-1，採用經典的二次函數作為預測控制的性能指標函數J= [Y-YJ t [Y-Ye] + λ Δ Ut Δ U其中，γ= [y (t+Ni), L，y(t+N2)]T, AU = [Au(t), L，Δu(t+Nu-1) ]T，Ye =量Au(t)的上、下
權利要求
1. 一種DSG槽式太陽能集熱器出口蒸汽溫度控制方法，其特徵在於包括如下步驟 步驟1，由先驗知識得到典型工況參數變化範圍，在典型工況參數變化範圍內選取若干典型工作點，通過實驗獲得典型工作點的傳遞函數，建立各典型工作點的CARIMA模型 A(z_1) Ay(t) = B(z_1) Au(t-1)+C(z_1) 『 w(t)其中，ζ—1為後移算子，Δ = l-ζ—1表示差分算子，u(t)為噴水減溫裝置的開度，y(t)為集熱器出口蒸汽溫度，w(t)為互不相關的隨機序列信號，A(z_0 ,B(P)^(P)為關於ζ—1的多項式；所述t為採樣時間，t為正自然數；所述各CARIMA模型具有相同的結構，不同的參數；步驟2，分別為典型工作點的子模型建立受限增量廣義預測控制器，具體包括如下步驟步驟2-1，採用經典的二次函數作為預測控制的性能指標函數 J = [Y-YJT[Y-YJ +λ AUTAU其中，Y= [γα+Ν^, ,γα+Ν^]1, AU = [Au(t),L, Au(t+Nu-1)]T,YE = [y^t+^), L, yr(t+N2)]T,\yr(t) = y(t)\yr{t + j) = a-yr{t + j-\) + {\-a)-o, 7 = 1,2,Λ ,N2 'Y為CARIMA模型輸出幅值的預測值，AU為t，t+1，A，t+Nu_l時刻的控制增量的預測值，Ye為t+N1; t+Ni+1，A，t+N2時刻所述集熱器出口蒸汽溫度幅值的期望值，N1和N2分別為預測時域的初值和終值，Nu為控制時域，λ是控制加權係數；ω為輸出設定值，α e
其中，G、F、H為由丟番圖方程求解得到係數矩陣，yf(t) =j(t)/l(zl), Auf(t)= Δ u (t) /T (ζ-1)，T (ζ-1)為選定的濾波器多項式；步驟3，整定各子控制器的參數，具體包括如下步驟步驟3-1，選取最小預測時域N1為集熱器出口蒸汽溫度的延遲時間，選取覆蓋集熱器出口蒸汽溫度動態響應時間為最大預測時域N2,步驟3-2，調節控制加權係數λ，控制時域Nu，輸出柔化係數α使集熱器出口蒸汽溫度具有良好的動態性能；步驟4，設置約束條件，判別子控制器的輸出是否滿足約束條件；當子控制器的輸出不滿足約束條件時，啟動基於二次規劃的受限預測控制方法，重新計算子控制器的輸出，具體實施如下步驟4-1，設置三個約束條件Umin 彡 u (t+j-Ι)彡 umax j = 1，2，Λ，Nu ；Aumin 彡 Au(t+j-l) ( Aufflax j = 1,2, A, Nu；ymin ( y (t+j) ( ymax j = N1, N1+!, A , N2 ；綜合三個約束條件得到總約束條件AA · AU彡BB ；其中，umax、umin是控制量的上、下限幅值，Aumax、Aumin是控制增量Au(t)的上、下限值，y_、ymin分別為輸出幅值的上、下限值，
全文摘要
本發明涉及一種DSG槽式太陽能集熱器出口蒸汽溫度控制方法，屬於太陽能熱利用領域。本方法把整個非線性工作空間劃分為若干子空間，每個子空間採用一個精確的固定模型描述，針對這些子模型分別設計相應的子控制器；並設計一個切換器，用以選擇與對象最為適配模型的相對應控制器的輸出作為系統實際控制量。本方法具有響應速度快、無穩態偏差、系統輸出波動小、降低模型失配影響的優點。
文檔編號F24J2/40GK102425863SQ20111027791
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者劉德有, 張耀明, 王沛, 許昌, 郭蘇 申請人:河海大學