前言

工质为水或水蒸气的槽式太阳能直接蒸汽发电（DSG）系统是当今槽式太阳能热发电系统的发展方向。优化槽式DSG系统性能，提高其运行控制的稳定性是槽式DSG技术的研究方向。建立DSG槽式集热器和槽式DSG系统的数学模型，研究其运行机理、控制方法和策略，是实现上述研究目标的基础，而国内外针对槽式DSG系统建模与控制所做的研究还非常有限。

本书以DSG槽式集热器和槽式DSG系统为研究对象，对其进行了机理分析、数学建模、实验对比、特性分析，并对再循环模式槽式DSG系统的工质参数制定了控制方案。

本书共分10章。第1章对槽式系统基本概念、发展现状和方向，以及相关技术的研究现状进行了综述。第2章介绍了太阳辐射的相关知识。第3章介绍了太阳能光学设计原理以及太阳辐射的透过、吸收和反射现象。第4章介绍了槽式聚光集热器表面的直射辐射强度及光学效率模型。第5章建立了DSG槽式集热器传热与水动力耦合稳态模型,在模型求解中采用了太阳辐射热能、工质焓值和工质压力耦合判定，对管内换热系数、蒸汽含汽率、压降、流体温度以及管壁温度等参数进行耦合求解的方法，提高了计算结果的精度；揭示了4种主要影响因素对DSG槽式集热器出口参数的影响规律，为槽式DSG系统设计提供了理论依据。第6章建立了DSG槽式集热器的非线性分布参数动态模型和移动云遮工况的云遮始末时间模型，其中集热器动态模型的传热系数和摩擦系数采用了实时计算值，提高了模型的精度；解决了DSG槽式集热器非线性集总参数模型不能模拟局部云遮、移动云遮等实际太阳直射辐射变化工况的问题；揭示了5种主要影响因素对DSG槽式集热器的主要工质参数的影响规律。第7章建立了直通模式槽式DSG系统集热场非线性分布参数模型，该模型由DSG槽式集热器非线性分布参数模型以及喷水减温器非线性集总参数模型组成；揭示了直通模式槽式DSG系统集热场工质参数的稳态和动态变化规律；提出了直通模式槽式DSG系统正常工作时直射辐射强度、工质流量、入口工质温度、入口工质压力的选择范围；揭示了直射辐射强度扰动位置对工质参数的影响规律；给出了集热场出口蒸汽温度的传递函数。第8章建立了再循环模式槽式DSG系统集热场非线性分布参数模型，该模型由DSG槽式集热器非线性分布参数模型、汽水分离器非线性集总参数模型以及喷水减温器非线性集总参数模型组成，揭示了再循环模式槽式DSG系统集热场工质参数的稳态和动态变化规律；提出了再循环模式槽式DSG系统正常工作时直射辐射强度、工质流量、入口工质温度、入口工质压力的选择范围；揭示了直射辐射强度扰动位置对工质参数的影响规律；给出了集热场出口蒸汽温度和汽水分离器水位的传递函数。第9章对再循环模式槽式DSG系统控制方案进行了研究,提出了再循环模式槽式DSG系统的全厂运行控制策略；利用本书仿真得到的传递函数，分别采用抗积分饱和PI控制方案和多模型切换广义预测控制策略对汽水分离器水位和出口蒸汽温度进行了控制；对比发现，多模型切换广义预测控制策略可使被控参数快速平滑地跟踪设定值，并有效地解决了变工况可能导致的模型失配问题。第10章对全书做出总结和展望。

在本书编写过程中，江苏省陈星莺副省长，东南大学张耀明院士、沈炯教授、金保昇教授，河海大学刘德有教授、许昌教授在各个方面对作者给予了大力支持，在此对各位师长表示衷心的感谢。东南大学张耀明院士和河海大学刘德有教授审阅了全部书稿，为本书的完成做出了重要贡献，在此特致敬意。

在本书完稿之际，对书末所附参考文献的作者也致以衷心的感谢。

由于作者学识有限，本书编写时间又很仓促，书中难免有疏漏及错误，殷切希望读者批评指正。

作者

2017年8月

于河海大学能源与电气学院