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Optimal Start-Up Policies for a Solar Thermal Power Plant
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2018-01-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.iecr.7b04357 Maricarmen López-Alvarez 1 , Antonio Flores-Tlacuahuac 2 , Luis Ricardez-Sandoval 3 , Carlos Rivera-Solorio 2
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2018-01-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.iecr.7b04357 Maricarmen López-Alvarez 1 , Antonio Flores-Tlacuahuac 2 , Luis Ricardez-Sandoval 3 , Carlos Rivera-Solorio 2
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Sustainability and depletion of fossil fuels have propelled the use of renewable energy sources to meet energy demands. Solar radiation is perhaps the most economical and widely available alternative energy source. Energy in the form of solar radiation can be recovered using either photovoltaic or thermal processes. Nowadays, both approaches can only capture a small fraction of the available solar radiation. In this work, we have addressed the dynamic optimal operation of thermal solar plants during start-up. During a normal operating day when solar radiation becomes available, power should be available as soon as possible to meet consumer demands. One of the major problems related to thermal solar plants is the lack of power when solar radiation is off. To overcome this problem, energy storage tanks are considered in the design of the thermal plant. We assume that a conventional Rankine cycle can be used for power generation from low-temperature energy sources. In this work, a dynamic optimization framework is deployed to identify optimal dynamic start-up policies in thermal solar plants. Since the dynamic plant model is composed of a set of partial and differential equations, we have deployed the method of lines and the direct transcription approach for spatial and time discretization, respectively. The results indicate that fast optimal control policies result in power production in a more efficient fashion than simple heuristic-based start-up policies.
中文翻译：
太阳能热电厂的最佳启动策略
化石燃料的可持续性和枯竭推动了可再生能源的使用，以满足能源需求。太阳辐射也许是最经济，使用最广泛的替代能源。可以使用光伏或热过程回收太阳辐射形式的能量。如今，这两种方法只能捕获一小部分可用的太阳辐射。在这项工作中，我们解决了热能发电厂在启动过程中的动态最佳运行情况。在正常的工作日中，当有太阳辐射可用时，应尽快接通电源，以满足消费者的需求。与热能太阳能发电厂有关的主要问题之一是当太阳辐射关闭时电力不足。为了克服这个问题，在热电厂的设计中考虑了储能罐。我们假设可以使用常规的朗肯循环来利用低温能源发电。在这项工作中，部署了动态优化框架以识别热太阳能发电厂的最佳动态启动策略。由于动态植物模型由一组偏式和微分方程组成，因此我们分别采用线法和直接转录法进行空间离散和时间离散。结果表明，与基于简单启发式的启动策略相比，快速的最优控制策略以更高效的方式产生了电能。部署了动态优化框架，以识别热太阳能发电厂的最佳动态启动策略。由于动态植物模型由一组偏式和微分方程组成，因此我们分别采用线法和直接转录法进行空间离散和时间离散。结果表明，与基于启发式的简单启动策略相比，快速的最优控制策略可以更高效地产生电力。部署了动态优化框架，以识别热太阳能发电厂的最佳动态启动策略。由于动态植物模型由一组偏式和微分方程组成，因此我们分别采用线法和直接转录法进行空间离散和时间离散。结果表明，与基于启发式的简单启动策略相比，快速的最优控制策略可以更高效地产生电力。
更新日期：2018-01-16
中文翻译：
太阳能热电厂的最佳启动策略
化石燃料的可持续性和枯竭推动了可再生能源的使用，以满足能源需求。太阳辐射也许是最经济，使用最广泛的替代能源。可以使用光伏或热过程回收太阳辐射形式的能量。如今，这两种方法只能捕获一小部分可用的太阳辐射。在这项工作中，我们解决了热能发电厂在启动过程中的动态最佳运行情况。在正常的工作日中，当有太阳辐射可用时，应尽快接通电源，以满足消费者的需求。与热能太阳能发电厂有关的主要问题之一是当太阳辐射关闭时电力不足。为了克服这个问题，在热电厂的设计中考虑了储能罐。我们假设可以使用常规的朗肯循环来利用低温能源发电。在这项工作中，部署了动态优化框架以识别热太阳能发电厂的最佳动态启动策略。由于动态植物模型由一组偏式和微分方程组成，因此我们分别采用线法和直接转录法进行空间离散和时间离散。结果表明，与基于简单启发式的启动策略相比，快速的最优控制策略以更高效的方式产生了电能。部署了动态优化框架，以识别热太阳能发电厂的最佳动态启动策略。由于动态植物模型由一组偏式和微分方程组成，因此我们分别采用线法和直接转录法进行空间离散和时间离散。结果表明，与基于启发式的简单启动策略相比，快速的最优控制策略可以更高效地产生电力。部署了动态优化框架，以识别热太阳能发电厂的最佳动态启动策略。由于动态植物模型由一组偏式和微分方程组成，因此我们分别采用线法和直接转录法进行空间离散和时间离散。结果表明，与基于启发式的简单启动策略相比，快速的最优控制策略可以更高效地产生电力。
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