在國家“十一五”863計劃,973計劃和中國科學院知識創新工程項目的支持下,中國科學院電工研究所太陽能熱發電實驗室于2010年12月研制成功了國際首臺太陽能熱發電站仿真機。該仿真機可對太陽能熱發電站運行進行全過程仿真。在仿真機調試運行當中,設計參數與運行參數基本吻合,成功突破該原有技術,標志著我國太陽能熱發電仿真技術處于世界前沿水平。
太陽能塔式熱發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、吸熱器系統模型、儲能系統模型和常規電站模型。各模型之間通過質量、能量和信息流進行連接,形成全電站系統模型。
目前該系統以中國科學院電工研究所八達嶺太陽能熱發電實驗電站為背景,對定日鏡場,過熱吸熱器,多相儲熱器,輔助鍋爐,給水系統和工廠電氣和熱控等進行建模和仿真研究,實現了全流程多工況運行。該系統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循環系統仿真機。
太陽能熱發電仿真機2006年863開始立項,歷經5年時間,先后完成了工質物性計算子程序庫,太陽能熱發電特有設備模型算法庫、專用軟件、設備模型圖元設計、以及系統模型搭建等方面的工作。在太陽能到電的非穩態“光—熱—功”轉換過程研究中,數學物理模型和全場DCS的建立是其中的難點和重點,國內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新。每一個數學模型和控制邏輯的建立都要經過反復論證。據悉,我國研制的這臺太陽能熱發電全過程仿真機開創了世界太陽能熱電站仿真機的先河。
太陽能熱發電站仿真機在太陽能電站方案制定、工藝流程優化、施工圖設計和電站操作員培訓等方面將發揮重要作用。該仿真系統的建立也將對太陽能熱發電商業化進程起到積極促進作用。