科创中国

新能源产业

该成果针对我国塔式光热电站复杂天气条件下控制和调度运行难度大、电站发电量爬坡周期长等共性难点问题，依托我国首批光热发电示范项目——中电建青海共和50MW塔式光热电站，借助数字化智能化手段，对塔式光热电站性能优化与运行提升关键技术问题开展系统性攻关研究，实现光热电站规划设计更合理、工程建设更高效、运行管理更智能。 本项目构建了基于人工神经网络的法向直接辐射计算模型，计算精度提升了5%～10%；提出了基于最大密度布置与仿生螺线型布置组合的定日镜场排布方法，相比现有主流布置方法镜场年均效率计算值提高***%以上；建立了基于大数据分析技术的DNI短期预测模型，能够满足指导电站运行需求；提出了吸热器表面最低能流区域动态填充的瞄准策略，实现吸热器表面能流密度分布的快速有效均衡，提升了吸热器运行安全性；基于太阳辐射资源的短期预测技术和电站实际设计与运行数据，提出了基于数据驱动的机理模型，进行电站运行策略优化，实现了吸热器出口介质温度的精准调控，有效提升了电站发电性能。项目申请17项专利，发表论文22篇，主编行业标准4项，相关成果达到国际领先水平，并取得显著的经济、社会及环境效益。

1.通过引入与法向直接辐射具有相关性的10个气象要素，构建了基于人工神经网络的法向直接辐射计算模型，解决了传统直散分离经验模型难移植、普适性低的问题。2.构建了新型多边形链表-光线追迹法，提出了定日镜场任意时刻光学效率快速评估方法，揭示了定日镜场光学效率的时空变化影响规律。首次提出了基于最大密度布置与仿生螺线型布置组合的定日镜场排布方法，实现了在较小用地面积下布置更多定日镜的同时获得更高的镜场效率。3.建立了基于聚类算法的多模型太阳法向辐射预测的方法，形成法向直接辐射的演化模型，能够在多变和波动性的气象条件下提升太阳法向辐射的预测精度，有效指导不同强度太阳辐射下电站的运维策略。4.提出了吸热器表面最低能流区域动态填充的瞄准策略，可在保证较高吸热器截断效率的前提下，快速有效均衡吸热器表面能流密度分布，显著降低了吸热器表面的能流和温度分布不均匀性，提升了吸热器运行安全性。5.基于太阳辐射资源的短期预测技术和电站实际设计与运行数据，构建了基于数据驱动的系统机理模型，进行电站运行策略优化，解决了塔式太阳能热发电运行过程中吸热介质流量与太阳辐照度精确匹配的难题，实现了吸热器出口介质温度的精准调控

本项目研究团队为中国电建太阳能热发电工程研究中心塔式光热发电系统技术研发核心团队，团队成员专业涵盖太阳能资源分析、热力系统仿真优化、光学工程、系统控制、大数据应用、系统调试运行等领域，专业配置合理，专业间形成密切的耦合协作。 团队负责人肖斌，中国电建西北院副总经理，正高级工程师，电力行业勘测设计大师，中国电建集团首席技术专家，西安市高层次人才。主持或参与了西北地区多能互补研究、太阳能热发电工程规划与技术集成、塔式电站太阳岛优化设计以及太阳能聚光集热清洁供热技术、多能源系统一体化设计及运维管控关键技术研究与平台开发等多项科研课题的研究，取得了重大技术突破。获得论文专利等知识产权30余项，获省部级奖项近20项，在光热发电学科及行业发展、技术进步与应用推广等方面做出了卓越贡献。此外，团队成员还获得了包括陕西省青年科技新星、电力行业“杰出青年专家”、电力工程行业“最美工程师”、陕西省秦创原“科学家+工程师”团队等多项荣誉称号。

点击查看