在國家“十一五”863計劃,973計劃和中國科學院知識創(chuàng)新工程項目的支持下,中國科學院電工研究所太陽能熱發(fā)電實驗室于2010年12月研制成功了國際首臺太陽能熱發(fā)電站仿真機。該仿真機可對太陽能熱發(fā)電站運行進行全過程仿真。在仿真機調(diào)試運行當中,設計參數(shù)與運行參數(shù)基本吻合,成功突破該原有技術,標志著我國太陽能熱發(fā)電仿真技術處于世界前沿水平。
太陽能塔式熱發(fā)電全過程仿真機由計算機和仿真軟件包組成,仿真軟件由包括STAR-90仿真平臺,電站運行操作員界面和模型軟件構成。模型軟件包括:聚光場模型、吸熱器系統(tǒng)模型、儲能系統(tǒng)模型和常規(guī)電站模型。各模型之間通過質量、能量和信息流進行連接,形成全電站系統(tǒng)模型。
目前該系統(tǒng)以中國科學院電工研究所八達嶺太陽能熱發(fā)電實驗電站為背景,對定日鏡場,過熱吸熱器,多相儲熱器,輔助鍋爐,給水系統(tǒng)和工廠電氣和熱控等進行建模和仿真研究,實現(xiàn)了全流程多工況運行。該系統(tǒng)還可加載拋物面槽式集熱模塊,空氣吸熱器模塊和各種儲熱模塊等,以構成槽式電站仿真機和太陽能Brayton循環(huán)系統(tǒng)仿真機。
太陽能熱發(fā)電仿真機2006年863開始立項,歷經(jīng)5年時間,先后完成了工質物性計算子程序庫,太陽能熱發(fā)電特有設備模型算法庫、專用軟件、設備模型圖元設計、以及系統(tǒng)模型搭建等方面的工作。在太陽能到電的非穩(wěn)態(tài)“光—熱—功”轉換過程研究中,數(shù)學物理模型和全場DCS的建立是其中的難點和重點,國內(nèi)外可借鑒的案例和文章很少,研究過程完全依靠我國科研人員的自主創(chuàng)新。每一個數(shù)學模型和控制邏輯的建立都要經(jīng)過反復論證。據(jù)悉,我國研制的這臺太陽能熱發(fā)電全過程仿真機開創(chuàng)了世界太陽能熱電站仿真機的先河。
太陽能熱發(fā)電站仿真機在太陽能電站方案制定、工藝流程優(yōu)化、施工圖設計和電站操作員培訓等方面將發(fā)揮重要作用。該仿真系統(tǒng)的建立也將對太陽能熱發(fā)電商業(yè)化進程起到積極促進作用。