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本论文以中国MW级的太阳能塔式热发电站“大汉”为研究对象，对全系统中区别于常规电站部分的“聚光-吸热”系统进行数学建模与动态仿真，深入研究系统在外界环境扰动下“光-热”转换过程中系统各参数的静态以及动态特性，为实际电站运行提供指导。本论文主要研究内容和结果如下:
在聚光系统（定日镜场）的建模与分析方面:
1)利用基于“蒙特卡洛”的光线追迹法建立了“大汉”定日镜场中心点聚焦和非中心点聚焦的光学数学模型。通过此模型，不仅对腔式吸热器内表面的太阳入射能流密度的实时变化进行了仿真，而且对全年典型天中（春（秋）分日、夏（冬）至日）吸热器腔内能流密度的分布特征及其变化规律进行了深入分析，最后通过实验对比，验证了所建模型的有效性。
在吸热系统（腔式吸热器）的建模与分析方面:
2)利用模块化建模方法，根据质量、能量以及动量守恒定律，建立了吸热系统的非稳态全工况的热物理数学动态模型。该模型不仅能够对腔内管中单相流体（水/蒸汽）吸热过程中各参数的变化进行仿真，而且还能够对管内水工质因吸热而发生相变过程中的参数变化进行动态仿真。
3)建立了吸热器内并联蒸发面工质质量流量分配的数学模型。在吸热系统的运行过程中，此模型能够对各蒸发面质量流量分配过程进行计算。
4)建立了腔式吸热器热损失的数学模型。利用该模型，在给定的边界条件下可以对吸热系统的热损情况进行分析。在耦合系统（“聚光-吸热”系统）的建模与分析方面:
5)基于“STAR-90”仿真平台，搭建了“聚光-吸热”耦合系统的仿真模型。利用此仿真模型，通过对该系统输入条件的改变，研究了系统在外界输入条件扰动下的各参数的动态变化特性，同时对仿真结果进行了详细的分析。
6)为了验证所建模型的有效性，基于上述平台搭建的“聚光-吸热”系统仿真模型，通过输入和“大汉”电站实验过程中相同的初始条件以及操作步骤，对仿真结果和实验结果进行了对比验证。结果表明，本论文所建模型具有较高的可靠性。
7)基于“STAR-90”仿真平台，搭建了太阳能热发电站系统仿真机的“聚光-吸热”系统仿真界面，能够对该系统的全工况过程进行动态实时仿真。