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摘要：光熱發(fā)電具有清潔、穩(wěn)定和可再生的特點(diǎn)，并可深度參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻以提升電力系統(tǒng)靈活性，因而受到了世界各國的廣泛關(guān)注。然而，光熱發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中受天氣情況等多種隨機(jī)擾動(dòng)的影響，且本身存在非線性、大遲延和強(qiáng)耦合的特性以及多種運(yùn)行模式，亟需研究保障該系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的技術(shù)。以槽式和塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)為研究重點(diǎn)，首先，梳理了以能效和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化為目標(biāo)的穩(wěn)態(tài)建模，以及面向控制的動(dòng)態(tài)建模工作。接著，總結(jié)了調(diào)度和參數(shù)優(yōu)化技術(shù)。最后，綜述了槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)聚光器追蹤控制、集熱場控制和整體協(xié)調(diào)控制，以及塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)定日鏡場控制和吸熱器溫度控制等進(jìn)展情況。此外，指出了目前尚待解決的主要問題，并對未來研究方向進(jìn)行了展望，提出了可能的研究思路。該研究可為光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

0引言

過去幾十年來，可持續(xù)發(fā)展作為國際社會(huì)的共同目標(biāo)，受到越來越多的關(guān)注。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，我國對于可再生能源發(fā)電的需求愈發(fā)迫切。太陽能是儲(chǔ)量豐富的可再生能源。光熱發(fā)電技術(shù)作為當(dāng)前主流的太陽能利用方式之一，不但具有清潔和可再生的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠利用熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)更好地克服太陽輻射的間歇性和不確定性影響；同時(shí)，由于無需經(jīng)過制粉過程，光熱發(fā)電與常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組相比具有更高的負(fù)荷跟蹤速率，能夠通過參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻來提升電力系統(tǒng)靈活性。然而，光熱發(fā)電系統(tǒng)的集熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電系統(tǒng)存在非線性、大遲延和強(qiáng)耦合特性，且容易受到太陽能間歇性和波動(dòng)性的影響。另外，由于一般采用空冷方式，凝汽器背壓易受風(fēng)溫、風(fēng)速和風(fēng)向等多源擾動(dòng)影響，進(jìn)而影響發(fā)電功率。因此，光熱發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行面臨著很大的挑戰(zhàn)。

本文聚焦光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行問題，以槽式和塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)為研究重點(diǎn)，依次從建模、調(diào)度和控制這3個(gè)方面系統(tǒng)性總結(jié)了國內(nèi)外光熱發(fā)電技術(shù)的主要進(jìn)展；此外，指出了目前尚待解決的主要問題，并對未來研究方向進(jìn)行了展望，提出了可供參考的研究思路。

1光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行研究概況

1.1光熱發(fā)電系統(tǒng)主要類型及原理

光熱發(fā)電系統(tǒng)通常由集熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)以及各種輔助系統(tǒng)組成。光熱發(fā)電系統(tǒng)的基本原理是聚光系統(tǒng)通過大量反射鏡或聚光鏡將太陽能聚焦于集熱器，由集熱器吸收太陽能以加熱傳熱工質(zhì)；傳熱工質(zhì)通過在蒸發(fā)系統(tǒng)中與給水交換熱量，產(chǎn)生高溫蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功，從而將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。直接蒸汽發(fā)生（direct steam generation,DSG）系統(tǒng)通過集熱器場接收太陽輻射直接產(chǎn)生蒸汽，并推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。當(dāng)太陽能富余時(shí)，可以利用儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)存太陽能，并在太陽能不足時(shí)釋放，從而維持系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)集熱系統(tǒng)聚光方式的不同，太陽能光熱發(fā)電技術(shù)可分為槽式、塔式、碟式和菲涅爾式這4種主要形式。其中：塔式和碟式通過點(diǎn)匯聚的方式收集太陽能；槽式和菲涅爾式以線聚焦的方式收集太陽能。

塔式光熱發(fā)電利用成千上萬獨(dú)立控制的定日鏡所組成的圓周型鏡場，將太陽光聚集到鏡場中央高達(dá)幾百米的吸熱塔接收器上，通過高能流密度的輻射來加熱介質(zhì)。槽式光熱發(fā)電采用拋物面的光學(xué)元件，將平行于槽形拋物面主軸線的太陽輻射聚焦到集熱器以加熱傳熱工質(zhì)。碟式光熱發(fā)電采用反射面為碟形的光學(xué)元件，通過碟型拋物面反射鏡將太陽光聚焦到接收器上。菲涅爾式光熱發(fā)電利用線性菲涅爾反射鏡陣列將太陽光聚焦到1條吸熱管上。反射鏡的設(shè)計(jì)模仿傳統(tǒng)拋物槽技術(shù)，但相比傳統(tǒng)技術(shù)，菲涅爾反射鏡使用更小、更簡單的平面鏡片，因此降低了成本。目前，光熱發(fā)電系統(tǒng)以槽式和塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)為主。槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)如圖 1 所示。

圖 1 槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)圖

塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)如圖 2 所示。

圖 2 塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)圖

槽式和塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)分別采用熔鹽間接儲(chǔ)熱和直接儲(chǔ)熱方式。目前，光熱發(fā)電技術(shù)已在世界各國得到較多應(yīng)用。美國的內(nèi)華達(dá)Solar One光熱發(fā)電系統(tǒng)是世界上較早采用塔式設(shè)計(jì)的商業(yè)光熱發(fā)電系統(tǒng)，之后又被改造成采用熔鹽作為吸熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)的電站Solar Two。國外其他正在運(yùn)行或者建設(shè)的光熱項(xiàng)目包括西班牙的安達(dá)盧西亞塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)、智利Atacama1塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)、西班牙PS10塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)、摩洛哥努奧三期光熱發(fā)電系統(tǒng)等。我國在光熱發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用方面也取得了諸多進(jìn)展，已建成投運(yùn)的包括中廣核德令哈50 MW槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)、中控德令哈50 MW塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)、首航高科敦煌100 MW塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)和中電建青海共和50 MW塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)等。截至2023年底，在建和擬建的光熱發(fā)電項(xiàng)目約43個(gè)，總裝機(jī)容量約480萬千瓦。

1.2光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的主要目標(biāo)

光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)主要聚焦于提高系統(tǒng)運(yùn)行安全及穩(wěn)定性、能效及經(jīng)濟(jì)性和負(fù)荷調(diào)節(jié)能力等方面。

安全及穩(wěn)定性是光熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求。槽式集熱場出口溫度通常需要控制在400℃以內(nèi)，以防止導(dǎo)熱油高溫分解或設(shè)備因過熱損壞；同時(shí)，應(yīng)確保集熱場溫度的均勻性，以避免局部過熱。塔式吸熱器應(yīng)避免區(qū)域局部過熱（如溫度超過1000℃），否則可能造成材料變形或損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致吸熱器失效。另外，需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整儲(chǔ)熱和放熱策略，以在太陽輻射強(qiáng)度波動(dòng)時(shí)保持發(fā)電功率穩(wěn)定。

能效及經(jīng)濟(jì)性直接影響光熱發(fā)電的市場競爭力。在運(yùn)行階段，需要優(yōu)化定日鏡或槽式反射鏡的跟蹤精度，以提高太陽能收集效率；需要對影響光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率的各種因素進(jìn)行預(yù)測，并結(jié)合儲(chǔ)熱系統(tǒng)的容量和狀態(tài)，以能效或收益為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行儲(chǔ)熱與發(fā)電調(diào)度。相關(guān)因素包括太陽直接輻射強(qiáng)度（direct normal irradiance,DNI）、云量、風(fēng)速、溫度等。需要注意的是，光熱發(fā)電系統(tǒng)整體的能源轉(zhuǎn)換效率與一些運(yùn)行參數(shù)密切相關(guān)。這些參數(shù)包括槽式集熱器出口溫度、主蒸汽壓力等。這些參數(shù)的最優(yōu)值隨太陽輻射量、環(huán)境溫度和運(yùn)行工作點(diǎn)不同而變化，需要通過在線尋優(yōu)使系統(tǒng)始終工作在最優(yōu)點(diǎn)附近。

負(fù)荷調(diào)節(jié)能力是光熱發(fā)電系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰和調(diào)頻的關(guān)鍵。為提升光熱發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，需要研究集熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略。

1.3面臨的主要挑戰(zhàn)

盡管光熱發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用，但該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中仍存在連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行困難，以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性難以保證的問題。造成這些問題的主要原因如下。

①外部干擾大。太陽能是光熱發(fā)電系統(tǒng)唯一的能量來源，且具有不可控性、間歇性和不確定性。此外，環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速等外部擾動(dòng)也會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化，常常使系統(tǒng)偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，進(jìn)而影響能源轉(zhuǎn)換效率，因此需要及時(shí)對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)作出調(diào)整。

②本身特性復(fù)雜。光熱發(fā)電系統(tǒng)是復(fù)雜的多變量、非線性、大遲延對象。集熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電這3個(gè)子系統(tǒng)之間存在較強(qiáng)的耦合關(guān)系。集熱和儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)直接影響發(fā)電系統(tǒng)的過程參數(shù)和發(fā)電功率。而發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行情況會(huì)影響傳熱工質(zhì)的回流溫度，從而對前端系統(tǒng)產(chǎn)生影響。通過導(dǎo)熱油流量控制槽式集熱場出口溫度，以及蒸汽發(fā)電系統(tǒng)變負(fù)荷運(yùn)行等過程存在很強(qiáng)的非線性。多組槽式集熱單元串聯(lián)和大規(guī)模儲(chǔ)熱使系統(tǒng)具有大遲延特性。此外，槽式間接儲(chǔ)熱運(yùn)行方式的切換，使槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)存在變結(jié)構(gòu)特性。

③運(yùn)行要求高。一方面，集熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電這3個(gè)子系統(tǒng)必須協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，并滿足電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻需求；同時(shí)，需要把導(dǎo)熱油溫度、主蒸汽溫度和壓力等過程參數(shù)嚴(yán)格控制在安全限值以內(nèi)。另一方面，一些過程參數(shù)最優(yōu)值（如集熱器運(yùn)行溫度）隨太陽輻射量、環(huán)境溫度和運(yùn)行工作點(diǎn)不同而變化，因而需要不斷進(jìn)行在線尋優(yōu)。

2光熱發(fā)電系統(tǒng)建模技術(shù)

建模是由目的驅(qū)動(dòng)的。建模目的不同，所建模型的精度和復(fù)雜度則有很大的不同。本文著重討論面向光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行和控制的建模研究工作。相關(guān)模型主要用于研究系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)特性，以及能效和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化等方面。

2.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)建模

現(xiàn)有槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)的模型主要包含了穩(wěn)態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。穩(wěn)態(tài)模型主要應(yīng)用于系統(tǒng)能效和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化。Rolim等建立了槽式太陽能熱電廠的穩(wěn)態(tài)分析模型，并求解了熱電廠的最大效率。Desai等建立了不包含儲(chǔ)能系統(tǒng)的槽式太陽能熱電廠的機(jī)組效率與經(jīng)濟(jì)性分析模型，研究了渦輪機(jī)入口壓力、入口溫度，以及太陽輻射等參數(shù)對整體效率和平準(zhǔn)化能源成本的影響。Sau等建立了槽式太陽能熱電廠技術(shù)/經(jīng)濟(jì)評估模型，用于分析不同配置下的系統(tǒng)發(fā)電成本。

由于太陽輻照的間歇性與隨機(jī)性，槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在頻繁的運(yùn)行特性變化。為了深入分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而設(shè)計(jì)有效的操作和控制器以保證系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行，針對槽式太陽能熱電廠動(dòng)態(tài)模型的研究紛紛開展。Montanes等在Modelica上開發(fā)了50 MW槽式光熱發(fā)電廠的動(dòng)力學(xué)模型。Wang等考慮了設(shè)備的熱慣性，基于瞬時(shí)系統(tǒng)（transient system,TRNSYS）模擬軟件開發(fā)了位于中國西北的槽式太陽能熱電廠的詳細(xì)動(dòng)力學(xué)模型，并在簡化的云層擾動(dòng)條件下對太陽能場、儲(chǔ)熱系統(tǒng)和發(fā)電模塊的耦合動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入分析。Wei等基于質(zhì)量、能量守恒定律與傳熱學(xué)機(jī)理，建立了常微分方程形式的槽式光熱電站的簡化動(dòng)力學(xué)模型。該模型能夠以較高精度體現(xiàn)系統(tǒng)和設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性。

2.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)建模

在塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模方面，Rouibah等建立了塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的性能分析模型，分析了直接法向輻照對太陽能發(fā)電廠效率的影響。Ho等將概率建模方法應(yīng)用于塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)性能和經(jīng)濟(jì)性建模研究。概率模型可以量化系統(tǒng)固有的不確定性，并用于分析不確定性對系統(tǒng)性能和經(jīng)濟(jì)性的影響。

同樣地，為了掌握塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，從而為系統(tǒng)運(yùn)行操作與控制設(shè)計(jì)提供依據(jù)，塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模也得到了廣泛關(guān)注。Luo等面向塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)了1個(gè)毫秒級分辨率的動(dòng)力學(xué)模型以及瞬時(shí)疲勞壽命模型和需求預(yù)測模型。開發(fā)的集成模型能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行不同的控制和優(yōu)化算法，同時(shí)分析對系統(tǒng)瞬變產(chǎn)生的影響。黃浩宇采用蒙特卡洛光線追跡法，結(jié)合三大守恒定律與傳熱學(xué)、熱力學(xué)基本原理，建立了50 MW塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的光熱耦合一體化動(dòng)態(tài)仿真模型，并研究了外置式熔融鹽吸熱器的變工況特性和熱輸運(yùn)特性。

2.3存在的不足

光熱發(fā)電系統(tǒng)建模的研究雖然已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但在實(shí)際應(yīng)用和理論完善方面仍存在一些不足。光熱發(fā)電系統(tǒng)在啟動(dòng)、停機(jī)和負(fù)荷變化等動(dòng)態(tài)工況下的性能表現(xiàn)復(fù)雜，而現(xiàn)有建模大多集中在穩(wěn)態(tài)工況，對動(dòng)態(tài)過程的研究較少。光熱發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，涉及熱力學(xué)、光學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。高精度模型通常復(fù)雜度高、計(jì)算成本大，不適用于實(shí)時(shí)控制和優(yōu)化。而簡化模型可能丟失關(guān)鍵動(dòng)態(tài)特性、影響預(yù)測精度。因此，需要在保證足夠精度的情況下簡化建模方法并提升計(jì)算效率。光熱發(fā)電系統(tǒng)建模需要大量準(zhǔn)確的參數(shù)，尤其是傳熱系數(shù)、光學(xué)效率等。這些參數(shù)往往難以通過試驗(yàn)或測量精確獲取。對此，需要進(jìn)一步發(fā)展參數(shù)辨識(shí)技術(shù)，利用在線校正算法和自適應(yīng)建模方法動(dòng)態(tài)修正模型參數(shù)，從而提升模型精度。目前建立的光熱發(fā)電系統(tǒng)模型在試驗(yàn)驗(yàn)證或工業(yè)場景中的應(yīng)用較少，理論研究與工程實(shí)踐尚有脫節(jié)。對此，需要加強(qiáng)模型在實(shí)際項(xiàng)目中的驗(yàn)證，并建立試驗(yàn)平臺(tái)或測試基地，從而進(jìn)行模型校驗(yàn)和優(yōu)化。

3光熱發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度和參數(shù)優(yōu)化技術(shù)

儲(chǔ)能和發(fā)電調(diào)度以及參數(shù)優(yōu)化對于提升光熱發(fā)電系統(tǒng)的整體效率和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。

3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度和參數(shù)優(yōu)化

Bouziane等使用TRNSYS模擬軟件對55 MW槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，從而深入分析了儲(chǔ)熱系統(tǒng)充放策略對能效的影響。仿真結(jié)果表明，所提策略使導(dǎo)熱油泵和熔融鹽泵的總能耗減少了21%、整體效率提高了2.4%。Usaola等提出了1種線性混合整數(shù)優(yōu)化調(diào)度模型，以更好地適應(yīng)電力市場波動(dòng)、增加經(jīng)濟(jì)收益。Camacho等建立了槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)分層運(yùn)行優(yōu)化模型：第一層負(fù)責(zé)制定調(diào)度計(jì)劃；第二層計(jì)算運(yùn)行參數(shù)的最優(yōu)設(shè)定值；第三層跟蹤設(shè)定值以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。Al-Maliki等針對西班牙某槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)，提出了根據(jù)DNI變化設(shè)定的6階段運(yùn)行策略，并利用基于高精度動(dòng)態(tài)仿真（advanced process simulation,APROS）軟件開發(fā)的動(dòng)態(tài)仿真模型進(jìn)行了驗(yàn)證。Vasallo等提出了基于模型預(yù)測控制（model predictive control,MPC）的槽式儲(chǔ)熱光熱發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度方法。該方法結(jié)合短期天氣預(yù)測和系統(tǒng)狀態(tài)信息，一方面完成已承諾的發(fā)電計(jì)劃，另一方面生成未來的發(fā)電計(jì)劃，以提高調(diào)度的準(zhǔn)確性和發(fā)電收益。此外，Vasallo等又提出了1種基于經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)的MPC方法。該方法將經(jīng)濟(jì)因素（如電價(jià)和罰款成本）納入目標(biāo)函數(shù)，通過定期更新發(fā)電計(jì)劃并生成第二天的調(diào)度計(jì)劃來應(yīng)對太陽輻射的不確定性，從而降低罰款成本。Cojocaru等提出了1種基于混合整數(shù)線性規(guī)劃（mixed-integer linear programming,MILP）的槽式儲(chǔ)熱光熱發(fā)電系統(tǒng)日內(nèi)調(diào)度策略。該策略在調(diào)度模型中引入了對發(fā)電功率變化的懲罰項(xiàng)，有助于減少啟停次數(shù)、延長使用壽命、降低維護(hù)成本。針對太陽輻射和電價(jià)的不確定性，Petrollese等探討了槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)在日前電力市場的調(diào)度優(yōu)化問題，并分析比較了確定性、魯棒性和隨機(jī)性這3種調(diào)度策略。分析結(jié)果表明，魯棒性和隨機(jī)性調(diào)度策略都能增加槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)的收益，并最小化違約風(fēng)險(xiǎn)。其中，隨機(jī)調(diào)度可能獲得的收益最大，但同時(shí)受不確定性的影響也最大。陳宇恒在系統(tǒng)整體建模與能效分析基礎(chǔ)上，以發(fā)電量最大為目標(biāo)，提出1種離線和在線組合優(yōu)化的運(yùn)行方案，從而在兼顧儲(chǔ)能調(diào)度與運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化的同時(shí)，避免了復(fù)雜的在線計(jì)算。

Bellos等、Padilla等和Tyagi等探討了運(yùn)行參數(shù)與環(huán)境參數(shù)對槽式集熱器性能的影響，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱油入口溫度、太陽輻射強(qiáng)度和環(huán)形空間壓力對熱效率和?效率有顯著影響。Kaushik和Reddy通過基本的能量分析和?分析，確定了系統(tǒng)各組件的熱損失和?損失，揭示了不同參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。為解決槽式集熱器因運(yùn)行溫度差異和反射率不均而導(dǎo)致的效率問題，Ma和Sánchez等分別提出了識(shí)別集熱器最佳表現(xiàn)回路的策略和動(dòng)態(tài)閥門控制方法，通過實(shí)時(shí)調(diào)整每個(gè)回路的導(dǎo)熱油流量，確保集熱場在最優(yōu)溫度和效率下運(yùn)行。考慮到天氣條件對槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的影響，Wang等基于能量分析和?分析，研究了云工況條件下蒸汽發(fā)電子系統(tǒng)的熱力學(xué)特性，對蒸汽、導(dǎo)熱油和熔融鹽進(jìn)行了參數(shù)耦合分析；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行導(dǎo)熱油再分配，以實(shí)現(xiàn)在不同太陽輻射條件下對蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。該工作對光熱發(fā)電系統(tǒng)快速啟停和抑制天氣擾動(dòng)具有重要參考價(jià)值。

3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度和參數(shù)優(yōu)化

Mohammadzadeh等提出1種基于MPC的優(yōu)化調(diào)度策略，以應(yīng)對天氣預(yù)報(bào)（特別是太陽輻射）和實(shí)時(shí)電價(jià)的強(qiáng)不確定性。案例研究結(jié)果表明，所提策略可以降低不確定性對電站經(jīng)濟(jì)效益的影響。此外，Mohammadzadeh等還提出了1種隨機(jī)混合整數(shù)線性規(guī)劃（stochastic mixed-integer linear programming,SMILP）調(diào)度策略，并將該策略應(yīng)用于澳大利亞115 MW塔式電站。應(yīng)用結(jié)果表明，SMILP調(diào)度策略相比于啟發(fā)式調(diào)度策略可以進(jìn)一步提高收益率，并降低不確定性影響。Wagner等針對塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)，建立了以48 h為滾動(dòng)預(yù)測時(shí)間窗口的收益最大化調(diào)度模型。該模型考慮了啟、停機(jī)速率和能量平衡等約束條件，并采用MILP算法求解。仿真結(jié)果表明，該模型可以減少86.4%的啟停次數(shù)、增加年凈收益8.5%。Kahvecioglu等基于輻射強(qiáng)度和電價(jià)預(yù)測建立了48 h調(diào)度優(yōu)化模型，并使用了美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)顧問模型（system advisor model,SAM）進(jìn)行了性能評估，提升了電站的年收益率。Wang等提出1種日內(nèi)滾動(dòng)優(yōu)化調(diào)度策略，并利用改進(jìn)粒子群優(yōu)化（revised particle swarm optimization,R-PSO）算法對減負(fù)荷時(shí)熱罐液位、減負(fù)荷時(shí)冷罐液位、吸收器啟動(dòng)時(shí)DNI等影響發(fā)電量的運(yùn)行參數(shù)閾值進(jìn)行優(yōu)化，使日均發(fā)電量比不優(yōu)化和采用常規(guī)粒子群優(yōu)化（particle swarm optimization,PSO）分別提高13.4%和4.36%。Cox等考慮與流體溫度相關(guān)的循環(huán)效率，建立了收益最大化的非凸混合整數(shù)規(guī)劃調(diào)度模型，并提出了非線性和線性混合的描述方式，以降低調(diào)度問題求解的難度。該調(diào)度模型的求解時(shí)間不超過5 min，并且優(yōu)化結(jié)果與最優(yōu)解的偏差小于3%。

3.3存在的不足

盡管當(dāng)前關(guān)于光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略已有諸多研究，但這些研究仍存在一些不足之處。例如，許多優(yōu)化模型在提高收益率的同時(shí)，增加了計(jì)算復(fù)雜度；雖然考慮了太陽輻射預(yù)測和市場價(jià)格等因素，但缺乏對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的有效利用，從而影響了調(diào)度的靈活性和應(yīng)變能力。而且現(xiàn)有的調(diào)度優(yōu)化與參數(shù)優(yōu)化一般是分開考慮的，難以兼顧儲(chǔ)能和發(fā)電調(diào)度及運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化。此外，目前的研究主要停留在理論模型和離線優(yōu)化上，缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法；同時(shí)，大多數(shù)研究僅考慮了單一因素下的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化，缺乏針對多因素共同影響的優(yōu)化運(yùn)行策略研究。

4光熱發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)

4.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)

槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)控制研究主要包括槽式聚光器的追蹤控制、集熱場控制和整體協(xié)調(diào)控制。

4.1.1槽式聚光器追蹤控制

為實(shí)現(xiàn)太陽追蹤，Walraven討論了用計(jì)算機(jī)計(jì)算太陽位置的步驟，給出了用于生成星歷表和航海年鑒的方程，以快速、精確計(jì)算太陽位置。在此基礎(chǔ)上，Michalsky計(jì)算了1950-2050年間的太陽位置，實(shí)現(xiàn)了0.01°的計(jì)算精度。Reda和Andreas采用了1種太陽估計(jì)算法計(jì)算了公元前2000年至公元6000年的太陽位置，且僅有±0.0003°的不確定性。Grena提出了1種新的太陽位置算法。該算法的最大誤差為0.0027°，完全能滿足太陽能系統(tǒng)工程應(yīng)用的要求，同時(shí)降低了計(jì)算成本。

在太陽位置算法的基礎(chǔ)上，研究者們提出了一系列槽式集熱器追蹤算法。Saldivar-Aguilera等提出了單軸跟蹤系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制方案，通過集成典型的基于光電二極管的太陽能傳感器，使用雙控制反饋進(jìn)行粗調(diào)，并基于視覺裝置進(jìn)行細(xì)調(diào)，從而改善了單軸跟蹤系統(tǒng)的精度、可靠性和魯棒性。許守平等采用四象限探測器作為太陽傳感器核心部件，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)跟蹤控制，從而提高了集熱系統(tǒng)的效率?；谔栁恢玫挠?jì)算，舒杰等針對單軸跟蹤系統(tǒng)計(jì)算了集熱器所需的轉(zhuǎn)角。尹丹采用了光照傳感器與時(shí)鐘計(jì)算組合的方法估算太陽位置，并采用間歇式跟蹤方法設(shè)計(jì)了集熱器跟蹤系統(tǒng)。葛躍田等設(shè)計(jì)了基于可編程邏輯控制器（programmable logic controller,PLC）控制的聚光器追蹤控制方案，減小了由于元件性能故障導(dǎo)致的跟蹤誤差。孫萬峰首先通過建立追蹤控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型比較不同的太陽位置算法，并提出了1種自適應(yīng)模糊比例積分微分（proportional integral differential,PID）控制策略；然后，以STM32F417為主控芯片，搭建測試平臺(tái)驗(yàn)證了該控制策略的運(yùn)行效果。

雙軸跟蹤系統(tǒng)允許通過高度和方位角的變化來跟蹤太陽，可進(jìn)一步提高追蹤精度和集熱效率。Salah設(shè)計(jì)了1種帶雙軸跟蹤系統(tǒng)的太陽能干燥器。根據(jù)太陽路徑推算，干燥器每15 min對聚光器進(jìn)行1次調(diào)整，以追蹤太陽位置。Kumba等對比了單軸和雙軸的太陽追蹤系統(tǒng)性能，明確了所面臨的挑戰(zhàn)。Cammarata提出了1種U-2PUS型并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)械。該機(jī)械可根據(jù)方位角和高度角進(jìn)行實(shí)時(shí)太陽跟蹤，無需布置光電傳感器。董必文采用Matlab仿真軟件比較了不同太陽位置算法的精度，進(jìn)而計(jì)算得到相應(yīng)的槽式鏡面跟蹤角，并測試了跟蹤控制方案的效果。

4.1.2集熱場控制

①集熱場出口溫度控制。

目前，多數(shù)工作聚焦在通過控制導(dǎo)熱油流量，使集熱場出口溫度追蹤設(shè)定值。Rubio等設(shè)計(jì)了基于極點(diǎn)配置策略的自適應(yīng)比例積分（proportional integral,PI）控制器，以應(yīng)對系統(tǒng)遲延的變化。Meaburn和Hughes分析了集熱場的共振特性，并根據(jù)極點(diǎn)配置法設(shè)計(jì)了PI控制器，以減少調(diào)節(jié)過程中的振蕩。Roca等將反饋線性化方法用于集熱場出口溫度控制，并提出了濾波史密斯預(yù)測器（filter Smith predictor,FSP）以處理延遲問題。該方法對死區(qū)時(shí)間誤差和因流速限制而導(dǎo)致的控制信號飽和都具有更強(qiáng)的魯棒性。

考慮到集熱場系統(tǒng)具有的大遲延和非線性特征，MPC在出口溫度控制中被大量采用。Camacho等考慮集熱場的頻率響應(yīng)特性，提出了增益調(diào)度廣義預(yù)測控制方法，并在集熱場非線性模型上進(jìn)行了測試。Rato等提出了串級自適應(yīng)預(yù)測控制的方法，分析了可能的收斂點(diǎn)，并討論了該方法與穩(wěn)態(tài)線性二次型（linear quadratic,LQ）隨機(jī)控制的關(guān)聯(lián)。Silva等采用雙曲偏微分方程（partial differential equation,PDE）對集熱場進(jìn)行了建模，并通過求解PDE得到了線性離散狀態(tài)空間模型；設(shè)計(jì)了自適應(yīng)預(yù)測控制器，并采用狀態(tài)觀測器估計(jì)集熱器場內(nèi)部的溫度分布。Ayala等提出了基于濾波史密斯預(yù)估的廣義預(yù)測控制算法。該算法可通過在線更新線性模型和參數(shù)，有效應(yīng)對非線性、約束、死區(qū)和模型失配等問題。Guo等提出了適用于再循環(huán)直接蒸汽槽式集熱場的廣義預(yù)測控制方案，獲得了良好的控制性能和魯棒性。Gallego等提出了槽式集熱場增益調(diào)度MPC策略。Gholaminejad和Khaki-Sedigh提出了基于Koopman算子的MPC方法，并在西班牙ACUREX集熱場模型上進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。Song等提出了基于快速傅里葉變換的抗擾MPC算法。該算法首先通過分解集總擾動(dòng)信號，提取主要頻率成分對擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)；然后通過狀態(tài)擴(kuò)增提前補(bǔ)償不確定性帶來的影響。Mechhoud等提出了滿足控制目標(biāo)的飽和狀態(tài)反饋控制律，使用自適應(yīng)估計(jì)器重建未知時(shí)變擾動(dòng)，并通過Lyapunov穩(wěn)定性分析和數(shù)值模擬證明了控制策略的性能。

②集熱場太陽輻射度估計(jì)。

在大部分有關(guān)集熱場出口溫度控制的文獻(xiàn)中，太陽輻射常常被認(rèn)為是已知的或精確可測的。然而，受實(shí)際測量條件限制，集熱場接收的太陽輻射強(qiáng)度常常無法及時(shí)獲取。為此，研究者們設(shè)計(jì)了估計(jì)算法用于估算集熱場接收的太陽輻射。Karamali等開發(fā)了1種迭代擴(kuò)展卡爾曼濾波器方法，用于估算太陽場的輻射以及溫度分布。Camacho等利用無跡卡爾曼濾波（unscented Kalman filter,UKF）估算有效太陽輻照強(qiáng)度。此外，研究者們還引入了1種名為無跡高斯和濾波器（unscented Gaussian sum filter,UGSF）的非高斯估計(jì)算法，并對該方法與擴(kuò)展卡爾曼濾波（extended Kalman filter,EKF）和UKF的性能進(jìn)行了比較研究。對比結(jié)果表明，EKF是3種估計(jì)方法中最精確且計(jì)算要求最低的方法。

③集熱場溫度均勻性控制。

目前，多數(shù)研究工作僅關(guān)注集熱場出口溫度控制。然而，太陽輻射隨時(shí)間和空間的變化常常呈現(xiàn)不均勻分布，使得集熱器回路之間出現(xiàn)明顯的溫度偏差，可能導(dǎo)致局部超溫和管壁損傷。為此，近年來學(xué)者們圍繞集熱場溫度均勻性控制開展了部分研究工作。Abutayeh等建立了集熱場的詳細(xì)水力模型，并提出了旨在實(shí)現(xiàn)各環(huán)路溫度均勻性的控制方案。不過這種方案需要為每個(gè)環(huán)路安裝太陽輻射測量裝置，對大規(guī)模運(yùn)行而言成本高昂。Camacho等提出了使用UKF進(jìn)行不可測變量估算的流量控制方法，通過優(yōu)化計(jì)算實(shí)現(xiàn)拋物面槽式集熱器（parabolic trough collector,PTC）環(huán)路間熱平衡，并設(shè)計(jì)前饋控制策略。然而，該方法中的優(yōu)化問題求解復(fù)雜，限制了快速抑制擾動(dòng)的能力。Song等提出了實(shí)現(xiàn)集熱器回路溫度均勻性的流量分配方案。仿真結(jié)果表明，該方案不僅能夠使集熱場出口溫度跟蹤設(shè)定值，而且顯著減少了集熱器回路間的溫度偏差，同時(shí)計(jì)算量較小。

④集熱效率優(yōu)化。

部分研究直接將集熱場接收的熱功率納入優(yōu)化指標(biāo)。Frejo等首先提出了通過控制各集熱器回路閥門，提高集熱場熱功率的MPC方法；然后提出1種分布式MPC策略，取得了與集中式MPC方法接近的性能，同時(shí)大幅降低了計(jì)算負(fù)擔(dān)。Masero等利用聯(lián)合MPC提高集熱場熱功率，通過將光熱發(fā)電系統(tǒng)劃分為相互耦合的子系統(tǒng)，改善了控制性能并提高了優(yōu)化問題的求解速度。為盡可能減小在線計(jì)算負(fù)擔(dān)，Ruiz-Moreno等使用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來近似MPC控制器。

4.1.3槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制

槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)的集熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電這3個(gè)子系統(tǒng)之間存在較強(qiáng)的耦合作用。然而，目前關(guān)于槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)控制的研究較少。

Powell等研究了槽式光熱電站中儲(chǔ)能系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的相互作用，以及如何利用儲(chǔ)能系統(tǒng)來控制集熱場出口溫度和功率輸出。Terunuma等以集熱場出口溫度和發(fā)電機(jī)頻率作為被控輸出，以通過儲(chǔ)熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱油流量、通過集熱場的導(dǎo)熱油流量和熔鹽流量為控制輸入，提出了基于非線性MPC算法的多變量協(xié)調(diào)控制策略。Liang等提出了1種具有2種操作模式的多變量MPC方法，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和快速功率跟蹤。Wang等提出了基于切換模型預(yù)測控制（switching model predictive control,SMPC）的協(xié)調(diào)控制策略。該策略使用滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)算法防止模式切換導(dǎo)致狀態(tài)觀測的劇烈波動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，該策略利用切換時(shí)間信息修改狀態(tài)空間預(yù)測方程，進(jìn)一步提出了增強(qiáng)型SMPC。增強(qiáng)型SMPC可將儲(chǔ)熱系統(tǒng)運(yùn)行模式切換期間集熱場出口溫度的最大動(dòng)態(tài)偏差和均方根誤差分別降低3.02℃和0.73℃。另外，通過在優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中集成穩(wěn)態(tài)散焦角，Wang等還提出了1種考慮集熱器主動(dòng)散焦的協(xié)調(diào)控制策略。該策略可以利用額外的控制自由度進(jìn)一步改善控制性能，并確保最終穩(wěn)態(tài)散焦角較小，從而減少不必要的集熱損失。

4.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)

塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)控制研究主要包括定日鏡場控制、吸熱器溫度控制和蒸發(fā)器水位控制。

4.2.1定日鏡場控制

定日鏡場控制的目標(biāo)是把盡可能多的太陽光聚焦在塔頂?shù)奈鼰崞魃稀erenguel等利用人工視覺技術(shù)和電荷耦合器件（charge-coupled device,CCD）技術(shù)，開發(fā)了簡化的自動(dòng)定日鏡定位偏移校正控制系統(tǒng)。區(qū)別于一般的開環(huán)控制方式，Bittanti等提出了定日鏡位置的閉環(huán)控制方法。該方法通過角反射器實(shí)現(xiàn)反饋，提高了定日鏡的定位精度。

在調(diào)整定日鏡角度時(shí)，不僅需要將光斑位置定位在接收器表面，還需要對光斑位置進(jìn)行合理的分配，從而使吸熱器表面溫度盡可能均勻，避免吸熱器出現(xiàn)局部超溫。García-Martín等介紹了1種基于啟發(fā)式知識(shí)的定日鏡控制策略，以優(yōu)化容積式吸熱器內(nèi)的溫度分布。Garcia等概述了計(jì)算塔式吸熱器-定日鏡場系統(tǒng)太陽通量的計(jì)算機(jī)代碼，并討論了這些代碼的特點(diǎn)、優(yōu)勢和不足。Salomé等提出接收器能流密度閉環(huán)控制方法，并在法國THEMIS型號塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。Oberkirsch等通過對太陽輻射通量密度的測量，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)瞄準(zhǔn)點(diǎn)控制。在Jülich太陽塔的測試中，該方法將吸熱器的溫度偏差控制在±15 K范圍內(nèi)。Kuhl等為解決通量預(yù)測誤差和計(jì)算成本間的矛盾，引入了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法，利用生成模型來解釋和預(yù)測由太陽位置變化引起的焦斑的復(fù)雜變化。Carballo等介紹了1種無模型的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法，使得電站每年的吸收功率提高了8.8%以上。

4.2.2吸熱器溫度和蒸發(fā)器水位控制

在塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)中，吸熱器出口溫度的穩(wěn)定性是光熱發(fā)電系統(tǒng)高效、安全運(yùn)行的必要條件。然而，云層導(dǎo)致的太陽輻射的劇烈變化對保持出口溫度穩(wěn)定形成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。此外，蒸發(fā)器水位控制對于系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。張強(qiáng)等根據(jù)能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律，建立了50 MW塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，分析了塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)在DNI、給水溫度、熔鹽溫度和流量等擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，并將傳統(tǒng)的PID控制算法應(yīng)用于吸熱器的溫度控制和動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的水位控制。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該模型的有效性。Wang等提出了1種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前饋-反饋控制策略。該策略通過調(diào)節(jié)吸熱器的質(zhì)量流量來應(yīng)對太陽輻射的波動(dòng)。其中，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前饋控制器能快速響應(yīng)太陽輻射強(qiáng)度的變化；反饋控制器能使接收器溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近，以確保系統(tǒng)安全和保持較高的吸熱效率。

4.3存在的不足

目前，光熱發(fā)電系統(tǒng)控制研究大部分集中在集熱系統(tǒng)控制上，而對于電站集熱、儲(chǔ)熱與發(fā)電子系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)控制的研究較少，尤其對于塔式光熱電站整體協(xié)調(diào)控制而言基本是空白。盡管塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)采用熔鹽直接儲(chǔ)熱方式，但是一般仍認(rèn)為鏡場集熱子系統(tǒng)與蒸汽循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)之間解耦。然而，儲(chǔ)能容量是有限的，兩者仍然存在間接耦合。同時(shí)，儲(chǔ)熱與發(fā)電子系統(tǒng)之間的強(qiáng)耦合關(guān)系仍然存在，因而發(fā)電功率以及主蒸汽壓力均是控制的重要目標(biāo)。另外，以參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻為目標(biāo)的光熱發(fā)電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制研究亟需開展，從而充分發(fā)揮光熱發(fā)電清潔、穩(wěn)定和負(fù)荷跟蹤速率高的優(yōu)勢，助力提升電力系統(tǒng)靈活性。

5研究展望

光熱發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，面臨太陽輻射量、風(fēng)溫、風(fēng)速和風(fēng)向變化等多源擾動(dòng)的影響，同時(shí)需要調(diào)整發(fā)電功率使收益最大化或參與電網(wǎng)輔助服務(wù)。因此，需要研究并采用合理的調(diào)度和控制方法，對光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率和其他運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)配和控制，從而保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、高效運(yùn)行。目前，圍繞光熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行仍存在諸多研究空白。未來可在以下方面開展進(jìn)一步研究。

①在建模方面，需要建立涵蓋啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)的光熱發(fā)電系統(tǒng)全工況動(dòng)態(tài)模型，并考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)充熱、放熱等多種運(yùn)行模式。為支撐光熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，所建模型需要在精度和復(fù)雜度上取得較好的平衡。同時(shí)，目前所建模型多數(shù)僅對穩(wěn)態(tài)工況和少量動(dòng)態(tài)工況進(jìn)行了驗(yàn)證，尚需利用現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行更充分的驗(yàn)證。

②在調(diào)度方面，需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)整體能效分析模型、詳細(xì)分析系統(tǒng)各環(huán)節(jié)能效、研究在線能效評價(jià)方法，以指導(dǎo)優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)，需要充分考慮儲(chǔ)能調(diào)度與運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化之間的耦合作用。因?yàn)閮?chǔ)能調(diào)度優(yōu)化與發(fā)電功率相關(guān)，而發(fā)電功率又與運(yùn)行參數(shù)相關(guān)，所以需要考慮對儲(chǔ)能調(diào)度和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。此外，目前研究基本都對蒸汽循環(huán)部分作了過度簡化，因此需要對這部分進(jìn)行細(xì)化，以實(shí)現(xiàn)對蒸汽循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化。

③在控制方面，不論是對于槽式還是塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)，圍繞光熱發(fā)電整體的協(xié)調(diào)控制仍需作進(jìn)一步研究。未來可采用如MPC、滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)等先進(jìn)控制和估計(jì)算法，進(jìn)一步提高集熱-儲(chǔ)熱-發(fā)電子系統(tǒng)之間的協(xié)同能力，以提升系統(tǒng)的負(fù)荷跟蹤速率，從而更好地滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和電網(wǎng)靈活性需求。

6結(jié)論

光熱發(fā)電技術(shù)是1種清潔、可持續(xù)的可再生能源發(fā)電方式。該技術(shù)的應(yīng)用對于提高我國可再生能源發(fā)電占比，加速實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)具有重要意義。本文綜述了幾種常見的太陽能熱發(fā)電技術(shù)，聚焦于槽式和塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化問題，重點(diǎn)圍繞光熱發(fā)電系統(tǒng)建模、調(diào)度和控制方面取得的理論進(jìn)展和實(shí)踐成果進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，指出了光熱發(fā)電目前存在的局限性與不足，并對槽式和塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)域未來的研究方向進(jìn)行了展望。本文可為推動(dòng)光熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)域的相關(guān)研究工作提供參考。

作者：宋宇輝,王佳星,夏春琳,吳東昕,李益國

(東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院,江蘇南京211102)