Abstract The aim of this research is to design, optimize, and evaluate the performance of the solar tower (ST) power plant. The plant is initially designed for solar multiple (SM) of 2, tower height of 190 m and 10 h of full load thermal energy storage (TES). The initial design of the plant is optimized for number of full load storage hours, tower height and SM using multi-objective optimization technique. A fuzzy goal programing approach and an evolutionary computational technique, particle swarm optimization are used. The optimized design parameters converge to SM of 2.7, tower height of 205 m and TES system of 8.7 h. The optimized and initial designs of the plant are compared based on annual and lifetime energy output, capacity utilization factor (CUF), land use factor, solar to electric efficiency, levelized cost of energy (LCoE), and net capital cost (NCC). The main optimization objectives are LCoE and energy output. Although the optimized ST plant design has 13.5% more NCC and 0.9% less solar to electric efficiency, but the optimized design has outperformed the initial design in all the other performance parameters. It has 16.2% better CUF with 35.6% better energy output, 3.1% better land use factor and 16.9% lower LCoE compared to the initial design. The optimized design utilizes the TES system more effectively and it can produce electricity for longer duration after the sunset. It has long average operational hours from 8 am to 3 am as compared to initial design from 8 am to 10 pm.

中文翻译：

---

太阳能塔式电站性能提升：一种多目标优化方法

摘要 本研究的目的是设计、优化和评估太阳能塔式 (ST) 发电厂的性能。该工厂最初设计用于太阳能倍数 (SM) 为 2、塔高 190 m 和 10 小时的满载热能储存 (TES)。工厂的初始设计使用多目标优化技术针对满载存储小时数、塔高和 SM 进行了优化。使用模糊目标编程方法和进化计算技术，粒子群优化。优化的设计参数收敛到 SM 为 2.7，塔高为 205 m，TES 系统为 8.7 h。工厂的优化设计和初始设计基于年度和生命周期能量输出、产能利用率 (CUF)、土地利用系数、太阳能到电力效率、能源平准化成本 (LCoE) 进行比较，和净资本成本 (NCC)。主要优化目标是 LCoE 和能量输出。虽然优化后的 ST 电站设计的 NCC 提高了 13.5%，太阳能转换为电能的效率降低了 0.9%，但优化设计在所有其他性能参数上都优于初始设计。与初始设计相比，它的 CUF 提高了 16.2%，能量输出提高了 35.6%，土地利用系数提高了 3.1%，LCoE 降低了 16.9%。优化的设计更有效地利用了 TES 系统，它可以在日落后更长时间地发电。与最初设计的早上 8 点到晚上 10 点相比，它从早上 8 点到凌晨 3 点的平均运营时间较长。但优化设计在所有其他性能参数上都优于初始设计。与初始设计相比，它的 CUF 提高了 16.2%，能量输出提高了 35.6%，土地利用系数提高了 3.1%，LCoE 降低了 16.9%。优化的设计更有效地利用了 TES 系统，它可以在日落后更长时间地发电。与最初设计的早上 8 点到晚上 10 点相比，它从早上 8 点到凌晨 3 点的平均运营时间较长。但优化设计在所有其他性能参数上都优于初始设计。与初始设计相比，它的 CUF 提高了 16.2%，能量输出提高了 35.6%，土地利用系数提高了 3.1%，LCoE 降低了 16.9%。优化的设计更有效地利用了 TES 系统，它可以在日落后更长时间地发电。与最初设计的早上 8 点到晚上 10 点相比，它从早上 8 点到凌晨 3 点的平均运营时间较长。