Optimización de la operación de plantas termosolares mediante el uso de un simulador con modelos termohidráulicos

Abstract

El proyecto consistirá en optimizar la operación de una planta termosolar de cilindros parabólicos buscando la adecuada utilización de sus distintos modos de operación. Para ello se realizará un modelo con funciones de transferencia de los sistemas de planta que permita ejecutar los distintos modos de operación de la instalación. Las funciones de transferencia serán obtenidas a partir de transitorios en un simulador que reproduce la respuesta termohidráulica de la planta. Para entender los modos de operación de la planta, primero se debe realizar un estudio del funcionamiento de una planta termosolar, así como la importancia que tiene en estos el almacenamiento de energía térmica y su utilización. Se concluye, por tanto, que hay 4 modos principales: producción mediante el campo solar, producción mediante el campo solar y carga del almacenamiento de energía térmica, producción mediante el campo solar y descarga del almacenamiento de energía térmica, y producción mediante descarga del almacenamiento de energía térmica. Conociendo estos modos, se pueden deducir cuales son los elementos principales y asignarlos un bloque. En el caso del presente proyecto aparecerán 3 bloques principales (campo solar, almacenamiento térmico y BOP o “Balance of Plant”). Por otro lado, se deben establecer diferentes funciones de transferencia en función de los distintos bloques con el fin de lograr una operación eficiente. Este proceso de optimización del funcionamiento seguirá unos pasos diferenciados, los cuales son: identificar los parámetros a medir, diseñar los transitorios del simulador, codificar y programar el simulador y validarlo.

The project consists in optimizing the operation of a solar thermal parabolic trough plant, looking for the proper use of its various operating modes. For this purpose a transfer function model of plant systems, capable of implementing the various modes of operation of the installation, will be performed. The transfer functions will be obtained from transients in a thermal hydraulic simulator that reproduces the plant response. To understand the operation modes of the plant, a study of the operation of a solar thermal plant, as well as the importance of these thermal energy storage and utilization, must be conducted. We conclude, therefore, that there are 4 main modes: production through solar field, production through solar field and loading of thermal energy storage, production through solar field and discharge of thermal energy storage, and production by discharging thermal energy storage. Knowing these modes, the main elements can be deducted and we can assign then a block. In the case of this project there are 3 main blocks (solar field, thermal energy storage and balance of plant). On the other hand, there must be set different transfer functions depending on the different blocks in order to achieve efficient operation. This performance optimization process will follow different steps, which are: identifying the parameters to be measured, designing simulator transients, coding and programming the simulator and validating it.