IGCC電站空氣分離系統(tǒng)的建模與控制研究的開題報告

IGCC電站空氣分離系統(tǒng)的建模與控制研究的開題報告一、選題的背景和意義隨著全球?qū)δ茉醇碍h(huán)境問題的關(guān)注日益增強(qiáng)，氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（IntegratedGasificationCombinedCycle，IGCC）作為一種高效、靈活、清潔的發(fā)電技術(shù)，受到越來越多的關(guān)注。IGCC采用先進(jìn)的煤氣化技術(shù)將煤轉(zhuǎn)化為合成氣（syngas），并利用氣體輪機(jī)等高效設(shè)備發(fā)電，其能效比傳統(tǒng)燃煤發(fā)電高出20%以上，而尾氣排放則可以通過空氣分離系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)凈化。因此，IGCC作為一種新興的清潔能源將會在未來的能源結(jié)構(gòu)中扮演重要的角色。IGCC電站中，空氣分離系統(tǒng)的效率和控制對整個發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性非常重要。因此，本文將研究IGCC電站空氣分離系統(tǒng)的建模和控制問題，以提高其效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，為實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。二、主要研究內(nèi)容1.建立IGCC電站空氣分離系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析空氣分離過程中的動態(tài)特性和影響因素。2.提出一種基于模型預(yù)測控制（ModelPredictiveControl，MPC）的控制策略，并將其應(yīng)用于空氣分離系統(tǒng)的控制中，實(shí)現(xiàn)氧氣和氮?dú)饬髁康目刂坪蛢?yōu)化。3.進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證所提出控制策略的有效性和實(shí)際應(yīng)用效果。三、預(yù)期研究結(jié)果1.建立IGCC電站空氣分離系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并分析空氣分離過程的動態(tài)特性和運(yùn)行規(guī)律。2.提出一種基于MPC的控制策略，啟用了先進(jìn)的控制算法優(yōu)化氧氣和氮?dú)饬髁靠刂?，提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。3.在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，得到控制效果的實(shí)測數(shù)據(jù)，并與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，表明提出的控制策略能夠達(dá)到預(yù)期效果。四、研究方法和技術(shù)路線1.系統(tǒng)分析IGCC電站空氣分離系統(tǒng)的工藝流程，確定建模的對象，分析需要建模的物理量。2.根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒原理，建立空氣分離系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，包括物質(zhì)平衡方程和能量方程。3.利用MATLAB等數(shù)學(xué)工具包，對建立的空氣分離系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真和驗(yàn)證。4.提出基于MPC的控制策略，并通過參數(shù)優(yōu)化等手段實(shí)現(xiàn)控制策略的優(yōu)化。5.在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計方法對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證所提出控制策略的可行性和有效性。五、研究的難點(diǎn)1.空氣分離系統(tǒng)的復(fù)雜性和動態(tài)特性，隨時可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定性和非線性響應(yīng)，對建模和控制策略的準(zhǔn)確性和實(shí)用性提出了挑戰(zhàn)。2.在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中，需要考慮多方面的實(shí)際因素，如設(shè)備的緊密結(jié)構(gòu)、非線性響應(yīng)等問題，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度。六、預(yù)期研究價值及應(yīng)用前景1.本研究將提高IGCC電站空氣分離系統(tǒng)的效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，為實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)，具有廣泛的應(yīng)用價值。2.本