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第1章 太阳能简介 1

1.1 简介 1

1.2 太阳辐射 1

1.2.1 太阳常数 3

1.2.2 地外日射辐照度 3

1.2.3 太阳辐照度测量 4

1.2.4 太阳位置 4

1.2.5 太阳运动的几何轨迹 5

1.3 太阳能利用技术分类 7

1.3.1 太阳能发电 8

1.3.2 太阳能的其他应用方式 12

1.4 能量储存 15

1.5 小结 17

第2章 太阳能发电系统的控制问题 18

2.1 简介 18

2.2 太阳能跟踪 19

2.2.1 太阳能跟踪的必要性 19

2.2.2 太阳能跟踪系统 20

2.3 槽式抛物面聚光器的太阳辐照度 22

2.3.1 抛物面集热器的光学和几何损耗 22

2.3.2 槽式抛物面集热器的热损失 24

2.3.3 PTC效率 24

2.4 太阳辐照度估计和预测 25

2.4.1 物理模型 27

2.4.2 解析模型 27

2.4.3 统计模型 28

2.5 能量变换单元的控制 33

2.6 集成控制 33

2.7 小结 34

第3章 光伏发电 35

3.1 简介 35

3.2 功率点跟踪 36

3.3 太阳能跟踪 37

3.4 自动跟踪策略 38

3.4.1 传统跟踪模式 39

3.4.2 搜索模式 41

3.4.3 其他情况 43

3.4.4 实验结果 47

3.5 小结 49

第4章 槽式抛物面集热器的基础控制技术 50

4.1 简介 50

4.2 控制技术和子系统介绍 51

4.2.1 分布式集热场 51

4.2.2 能量储存系统 52

4.2.3 控制系统 52

4.3 建模和仿真方法 53

4.3.1 基本模型 53

4.3.2 分布参数模型 54

4.3.3 发电站动态响应分析 58

4.3.4 简化模型 61

4.3.5 数据驱动模型 68

4.3.6 面向对象建模 77

4.4 基本控制算法 78

4.4.1 前馈控制（FF） 78

4.4.2 PID控制 81

4.4.3 级联控制（CC） 86

4.5 新趋势：直接蒸汽发电（DSG） 86

4.5.1 PSA DISS设备 86

4.5.2 仿真模型 88

4.5.3 控制方法 90

4.5.4 代表性的实验结果 96

4.6 小结 97

第5章 槽式抛物面集热器的先进控制技术 99

5.1 简介 99

5.2 自适应控制（AC） 99

5.2.1 参数辨识算法 100

5.2.2 自适应PID控制器 103

5.3 增益调度（GS） 108

5.4 内模控制（IMC） 109

5.4.1 一种基于IMC的DSCF自适应控制 110

5.4.2 频域自适应IMC 116

5.5 时间延迟补偿（TDC） 117

5.6 最优控制（LQG） 122

5.7 鲁棒控制（RC） 123

5.7.1 QFT控制（QFT） 123

5.8 非线性控制（NC） 128

5.8.1 DSCF的反馈线性化控制 129

5.9 模型预测控制（MPC） 136

5.9.1 广义预测控制（GPC） 136

5.9.2 自适应广义预测控制 138

5.9.3 增益调度广义预测控制 142

5.9.4 有界不确定性鲁棒自适应模型预测控制 149

5.9.5 非线性MPC技术（NMPC） 155

5.10 模糊逻辑控制（FLC） 166

5.10.1 启发式模糊逻辑控制器 168

5.10.2 增量式模糊PI控制（IFPIC） 170

5.10.3 模糊逻辑控制器（FLC） 175

5.11 神经网络控制器（NNC） 181

5.12 检测和分层控制 182

5.12.1 参考调节器优化与DSCF的控制 182

5.12.2 分层控制 189

5.13 小结 189

第6章 塔式太阳能聚热发电系统控制 191

6.1 简介 191

6.2 相关技术及子系统的描述 192

6.2.1 集热器子系统：定日镜场 192

6.2.2 接收子系统 194

6.2.3 储能子系统 197

6.2.4 控制子系统 197

6.3 太阳能CRS建模和控制技术的发展 200

6.4 定日镜控制系统 202

6.4.1 定日镜仿真 203

6.4.2 太阳能跟踪 203

6.5 基本偏移校正技术 205

6.5.1 简介 205

6.5.2 偏移校正问题 206

6.5.3 偏移调整机制 208

6.5.4 实验结果 215

6.6 定日镜光束特性 217

6.6.1 光束特性分析系统 217

6.6.2 定日镜原型测试 219

6.7 瞄准策略 222

6.7.1 简介 222

6.7.2 系统功能框图 223

6.7.3 启发式知识控制系统 224

6.7.4 实验结果 230

6.8 功率控制 233

6.8.1 简介 233

6.8.2 TSA系统的面向对象建模 235

6.8.3 TSA系统的混合建模 235

6.8.4 TSA系统的混合控制 246

6.8.5 蒸汽发电控制 249

6.9 小结 249

第7章 其他太阳能应用方式 250

7.1 简介 250

7.2 太阳炉 250

7.2.1 简介 250

7.2.2 PSA的太阳炉 251

7.2.3 系统的动态模型 252

7.2.4 简单的前馈和反馈控制方案 260

7.2.5 自适应控制（AC） 265

7.2.6 模糊逻辑控制（FLC） 268

7.2.7 小结 274

7.3 太阳能制冷 275

7.3.1 简介 275

7.3.2 太阳能制冷系统的控制 277

7.3.3 多种工作模式 284

7.3.4 系统混合模型 288

7.3.5 混合控制结果 291

7.3.6 小结 292

第8章 太阳能发电系统的集成控制 293

8.1 简介 293

8.2 槽式抛物面太阳能集热器发电站的运行规划 293

8.2.1 子系统建模 293

8.2.2 非协议生产 295

8.2.3 协议生产 296

8.2.4 预测模型 298

8.3 仿真实验 303

8.4 小结 305

附录 混合逻辑动态模型矩阵 306

参考文献 308