基于Modelica语言的塔式太阳能光热电站的熔盐回路建模与仿真

CSP(concentrated solar power)系统通过聚焦太阳光进行光热发电,主要工作介质包括导热油及熔盐。由于太阳能的不连续性,为了提供更稳定的能量输出,发展出了采用熔盐为储热工质进行蓄热的系统,该系统同时也提供了与其它能源系统耦合的可行性。该系统的熔盐回路主要由3个部分构成,分别为集热器、高低温储热罐和蒸汽发生器。通过对50 MW塔式太阳能的热发电系统熔盐回路的各个组件的模型进行建立,设计一套与之相应的控制系统,并针对不同工况下,各个组件及整个系统的响应进行了模拟,得出熔盐回路的瞬态响应特性。由于其熔盐回路与熔盐反应堆具有一定的相似性,本研究也可为熔盐反应堆核能综合利用中储能系统提供参考。

改进的EDM在熔盐堆热工回路控制系统中的应用

EDM(Extensible Display Manager)作为EPICS环境下的人机界面(Human Machine Interface)开发软件,已经被广泛应用到大型实验装置和工业控制系统中。采用现有版本的EDM作为熔盐堆热工回路控制系统HMI开发的工具,由于其Dynamic Symbol控件的运动速率是固定的,无法动态反映熔盐的实际流速。为使熔盐流速能够通过HMI人机界面动态地呈现,方便操纵员实时观察熔盐流速并做出相应的判断,需要界面显示的熔盐运动速率与流量计测定的熔盐流量相关联。针对此问题对现有EDM软件进行了相关的改进,克服了其局限性。

高温熔盐流量标定平台物理和控制方案的优化

高温熔盐流量计在高温熔盐反应堆、太阳能发电、高温制氢等熔盐集热储能装置中具有良好的应用前景。而目前市场上流量计受材料特性的影响,最高只能在535?C以下使用,并不能满足这些应用场合的高温运行环境要求。研究表明通过改进超声波流量计波导片增加其耐温性能,可满足大于650?C的高温测量要求,然而目前并没有标准的流量计或标定装置能对其进行标定。钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)项目迫切需要建立一个熔盐流量标定平台,提供熔盐的标准流量标定,它的基本参数需满足目标流速1-5 m·s-1、工作温度小于800?C、管径约50 mm、标定误差小于5%、熔盐用量小于200 L等。构建了基于气压控制熔盐流速的物理模型,推导出系统流速的具体表达式,分析控制管道熔盐压差的比例、积分和微分(Proportion-Integration-Differentiation,PID)算法对流速稳定性的影响。通过MATLAB软件仿真,确定了可行性的控制方案参数,并为仪控元件的选型提供了依据。

模糊控制在熔盐系统温度控制中的应用

依托硝酸盐熔盐实验装置,基于半实物仿真方法,优化熔盐回路原有的比例、积分、微分(PID)控制,研究模糊控制方法在熔盐回路系统的适用性。结果表明:经过控制逻辑的优化,改进的PID控制器调节时间更短,超调更小,达到目标值后运行更加稳定;模糊控制方法也能满足预定的控制指标和性能要求,可作为大惯性熔盐系统温度控制的一种方法。