太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法技术
Modeling method of oil water steam generator model for solar thermal power station
A solar thermal power plant water type steam generator modeling method, which comprises the following steps: selection of steam generator parameter input and output parameters of the initial value; the conduction oil side, heat pipe wall, water side to establish dynamic model of the preheating section; the heat conducting oil side, heat exchange tube, water / steam side, the establishment of dynamic model of steam water, the shell side of the steam generating section of the steam space above the surface of the water and the water is divided into the following two parts, through the calculation of dynamic water evaporation and condensation steam dynamic dynamic model was established for steam generation; thermal oil side, heat exchange tube, superheated steam side dynamic model of the hot section. The modeling method can be applied to the dynamic simulation of the oil water steam generator in the solar thermal power station, and provides the basic model platform support for the operation characteristics study of the steam generator under different working conditions.
【技术实现步骤摘要】
太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法
本专利技术涉及一种太阳能热发电站蒸汽发生器模型的建模方法。
技术介绍
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...
【技术保护点】
一种太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法，所述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，其特征在于：所述的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，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，蒸汽发生器汽包内压...
【技术特征摘要】
1.一种太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法，所述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，其特征在于：所述的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，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，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蒸汽发生段动态模型、换热管壁蒸汽发生段动态模型、水/汽侧蒸汽发生段动态模型和水位蒸汽发生段动态模型，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3中，分别对导热油侧、换热管壁、过冷水侧建立预热段动态模型；所述步骤4中，分别对导热油侧、换热管壁、过热蒸汽侧建立过热段动态模型。2.根据权利要求1所述的太阳能热发电站油水型蒸汽发生器模型的建模方法，其特征在于：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：Qoil＝αAi(Toil-Ttube)(2)其中，cp_oil为蒸汽发生段中导热油的比热容，moil为蒸汽发生段中导热油的总质量，Toil为导热油的温度，取蒸汽发生段导热油进出口温度的算术平均值，qm_oil为蒸汽发生段中导热油的流量，hoil_in为蒸汽发生段中导热油进口焓值，hoil_out为蒸汽发生段中导热油出口焓值，Qoil为蒸汽发生段中导热油的放热量，α为蒸汽发生段中导热油和换热管壁间对流换热系数，Ai为蒸汽发生段中换热管壁内部面积，Ttube为蒸汽发生段换热管壁温度，Ref为导热油的雷诺数，Prf为导热油的普朗特数，λ为导热油的导热系数，di为换热管内径；步骤2-2：根据能量守恒方程建立换热管壁蒸汽发生段动态模型，则有：Qwater＝α'Ao(Ttube-Twater)(5)其中，cp_tube为换热管的比热容，mtube为换热管的质量，Ttube为换热管的温度，t为时间，Qoil为导热油对换热管的放热量，Qwater为换热管对水的放热量，α'为水侧对流换热系数，可近似地取为常数，其值按稳态工况求得，Ao为换热管外壁总面积，Twater为壳侧水的温度；步骤2-3：根据质量守恒方程和能量守恒方程建立水/汽侧蒸汽发生段动态模型，则有：质量守恒方程：Vwater+Vsteam＝V＝const(7)其中，ρwater为壳侧水的密度，Vwater为壳侧水的体积，ρsteam为壳侧水蒸气的密度，Vsteam为壳侧水蒸气的体积，t为时间，qm_water_in为入口水流量，qm_steam_out为出口水蒸气流量，V为壳侧空间体积，是一个定值；能量守恒方程：其中，ρwater为壳侧水的密度，Vwater为壳侧水的体积，hwater为壳侧水的焓值，ρsteam为壳侧水蒸气的密度，Vsteam为壳侧水蒸气的体积，hsteam为壳侧水蒸气的焓值，t为时间，qm_water_in为入口水流量，hwater_in为入口水的焓值，qm_steam_out为出口水蒸气流量，hsteam_out为出口水蒸气的焓值，Qwater表示换热管对水的放热量；联立公式(6)、(7)和(8)，并利用关系可得蒸汽发生段汽包压力的动态表达式为：其中，Psteam为蒸汽发生段汽包内压力，r为水的汽化潜热，r＝hsteam-hwater，hq为入口水的欠焓，hq＝hwater-hwater_in；在建立蒸汽发生段模型时，由于汽包内压力有明显的变化，因此应考虑压力变化对工质流量的影响，将入口水流量qm_water_in和出口水蒸气流量qm_steam_out看成变量，采用以下公式：qm_steam_out＝kPsteam(11)其中，c为导纳，Pwater_in为给水压力，k为比例系数；步骤2-4：将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完成对水位蒸汽发生段动态模型的建模，则有：2
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓磊，徐二树，王志峰，朱凌志，王湘艳，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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