【正文】 碩 士 學 位 論 文 MASTER DISSERTATION 注入模式下 DSG 槽式太陽能熱發(fā)電 溫度控制系統(tǒng)研究 Temperature control system for Direct Steam Generation in Parabolic Troughs under injection mode 作 者 潘小弟 導 師 王桂榮 副教授 學 科 檢測技術與自動化裝置 中國計量學院 二〇一一年 三 月 Temperature control system for Direct Steam Generation in Parabolic Troughs under injection mode By Xiaodi Pan A Dissertation Submitted to China Jiliang University In partial fulfillment of the requirement For the degree of Master of Engineering China Jiliang University March， 2022 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 中國計量學院 或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 學位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解 中國計 量學院 有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權 中國計量學院 可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適用本授權說明） 學位論文作者簽名： 導師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 中圖分類號 TM615 學校代碼 10356 UDC 密級 公開 碩 士 學 位 論 文 MASTER DISSERTATION 注入模式下 DSG 槽式太陽能熱發(fā)電 溫度控制系統(tǒng)研究 Temperature control system for Direct Steam Generation in Parabolic Troughs under injection mode 作 者 潘小弟 導 師 王桂榮 副教授 申請學位 工學碩士 培養(yǎng)單位 中國計量學院 學科專業(yè) 檢測技術與自動化裝置 研究方向 復雜系統(tǒng)的建模與控制 二〇一一年 三 月 致謝 首先感謝國家在本科及研究生階段給我提供了助學貸款，并在本科時給予我各種助學金，沒有國家給我提供了諸多便利，今日的我也 沒有機會 接受 研究生階段的 高等教育 。 在此，我要對我熱愛的祖國由衷地說聲謝謝！ 其次衷心感謝我的導師王桂榮 副 教授、陳彭年教授、許宏教授 及 和利時自動化裝備有限公 司紀云鋒高級工程師。在我攻讀碩士學位期間，導師對我嚴格要求、細心指導、諄諄教誨，在學習上和生活上都得到了四位老師的熱心幫助和關心愛護。他們淵博的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，對待科研教育認真負責、創(chuàng)新的態(tài)度，永遠值得我學習，他們縝密的思維以及對待祖國教育事業(yè)的獻身精神，必將影響我終身，永遠激勵著我不斷前進。對此，再次對各位老師表示深深的感謝和敬意。 同時，我還要感謝我 的 本科學校 —— 襄樊學院 ，感謝各位老師，尤其是 物電系廖育武 老師 和張侖老師，感謝他們曾在我的學習和生活中鼓勵、幫助我。 感謝和利時公司給我提供了一年的實習 機會，借此機會感謝貴公司所有同事，感謝他們的無私奉獻，幫助我克服難題并教會了我很多工程知識。 感謝和我一起度過兩年半研究生生活的計量學院 08 研究生，特別是室友潘小旺同學及控制科學與工程學科的同門，感謝他們使我的生活充滿精彩。 感謝人類文明的產物 —— 網(wǎng)絡，在此我要向那些工作在這一線的人衷心地說聲謝謝，沒有他們給我們提供如此便利的網(wǎng)絡，方便我們查閱各種資料，我也不會在學習中如此好地利用網(wǎng)絡這柄 “ 雙刃劍 ” 。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友在我陷入 困境時幫助并鼓勵我積極面對，堅持不懈地走自己的路，在這里請接受我誠摯的謝意。最后，向我的父親、母親、兄弟姐妹及其家人們致謝，感謝他們對我的理解與支持。 潘小弟 2022 年 3 月 I 注入模式下 DSG 槽式太陽能熱發(fā)電 溫度控制系統(tǒng) 研究 摘要 ： 針對太 陽能輻射 的 不連續(xù) 與 不穩(wěn)定 性導致 太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 太陽能場 出口 蒸汽 溫度 波動較大， 難以滿足汽輪機入口蒸汽 溫度穩(wěn)定性 需求 ， 致使 汽輪機頻繁啟停 ，系統(tǒng)發(fā)電效率 難以提高等問題 。 本文 提出注入模式運行的 DSG 槽式太陽能熱發(fā)電 溫 度控制系統(tǒng) 研究 ， 以太陽能陣列為研究對象， 在 光照 強度 允許而不使用輔燃鍋爐與儲能設備，給水已加熱 并穩(wěn)定在 200℃ 的 條件下，通過調節(jié)給水閥 給水流量 控制太陽能陣列出口蒸汽溫度穩(wěn)定 、 準確地達到 320℃ ，并 控制各級集熱器出口蒸汽溫度穩(wěn)定于期望值，以 體 現(xiàn) 該模式 高可控性 優(yōu)勢 ，初步解決 太陽能陣列出口 蒸汽 溫度 穩(wěn)定性 與準確性 控制 問題 。 本文 采用理論分析與實驗研究相結合的方法 ， 在一定簡化 與假設條件下 進行研究 ， 鑒于 HOLLiAS MACSV Codesys 控制器 算法豐富的控制算法庫 與強大的運算 優(yōu)勢 ， 基于 HOLLiAS MACSV 組態(tài) 系統(tǒng)軟硬件平臺實現(xiàn)本課題研究 。本文所做工作主要有： （ 1） 首次 建立 該模式 太陽能集熱器與太陽能陣列動態(tài)方程 ， 以模塊化理念初次 建立太陽能陣列模塊化結構仿真模型 ，并 以 算法實現(xiàn) 。 （ 2）創(chuàng)新性 運用新型控制算法 —— 反饋線性化與滑模算法 ， 結合 PI 與串級 控制算法設計 溫度控制器 ，并在 Codesys 控制器算法軟件中實現(xiàn)。 （ 3） 初次 選用 HOLLiAS MACSV 組態(tài)系統(tǒng)設計 并 實現(xiàn) 太陽能熱發(fā)電 溫度控制系統(tǒng) ， 仿真運行并調試溫度控制器，便捷 觀察并 獲取 動態(tài)系統(tǒng)實時 仿真結果 。 通過大量的仿真試驗與試驗平臺在線運行， 據(jù)穩(wěn)定性 、 準確性 及抗 干擾 性指標 分析 運行曲線與試驗數(shù)據(jù) ， 結果 顯示 注入模式蒸汽流狀態(tài)具高可控性， 反饋線性化與滑模算法創(chuàng)新性應用于本研究溫度控制是完全可行的 ， 且 溫度 控制器 操作 便捷 。 反饋線性化溫度控制器穩(wěn)態(tài)性能與抗干擾性能較好，滑模溫度控制器快速性與準確性較好， 且 兩種算法結合的 優(yōu)勢互補溫度控制 器 控制性能 相比之下性能 最佳 ，完全達到課題控制要求 。 關鍵詞： 太陽能熱發(fā)電；拋物槽；直接蒸汽發(fā)電；注入模式； 溫度 控制 ；反饋線性化；滑模算法 ； HOLLiASMACS 中圖 分類號 ： TM615 UDC： II Temperature control system for Direct Steam Generation in Parabolic Troughs under Injection mode Abstract: The great fluctuations of vapor temperature, caused by the inconsistency and the inconsecution of the solar radiation at the outlet of the solar field in the solar thermal generation system, which can hardly meet the stability of the inlet vapor temperature of steam turbine, result in its starting and stopping frequently as well as the low efficiency of the very system. The article presents research on temperature control system for direct steam generation in parabolic troughs under injection mode with the object of solar arrays, under the condition of enabled solar radiation without auxiliary boiler and energy storage device, and the given flow temperature that has been heated and steadily reached to 200℃ ,aiming at controlling outlet steam temperature to 320℃ steadily and accurately, and ensuring the outlet steam temperature of all levels steadily reaching to the expected value through adjusting the feed flow to embody the high controllable status of vapor steam, and to preliminarily resolve the stability and accuracy of the outlet steam temperature. Based on the certain simplifications and assumptions with the bination of the theoretical analyses and the test researches, and in view of rich controller algorithm library and powerful operation advantages of HOLLiAS MACSV Codesys, this dissertation realizes this research by HOLLiAS MACSV configuration software and hardware platform. Research work of this paper mainly includes： （ 1） Enstablishing a dynamic equation of solar thermal collectors and solar arrays under the injection mode for the first time to module construction model of solar arrays with concerning idea and algorithm implementation. （ 2） Using a new control algorithm such as feedback linearization and sliding mode creatively, bining PI and cascade algorithm to design temperature controller, and realizing it in Codesys controller algorithm software. （ 3） Designing and running the temperature control system for DSG solar system on the basis of testing platform of Hollysys MACSV software initially, which is inclined to simulate and debug temperature controller