太阳直射辐射强度扰动及影响分析

1.太阳直射辐射强度阶跃降低10%

全集热器范围内直射辐射强度阶跃降低10%，直通模式槽式DSG系统集热器出口工质温度、工质流量，入口工质压力以及喷水减温器前工质温度、工质压力、工质流量响应如图7.17所示。

图7.17　直射辐射强度阶跃降低10%时直通模式槽式DSG系统集热场主要参数动态响应

由图7.17（a）～（c）可知，全集热器范围内直射辐射强度阶跃降低10%时，直通模式槽式DSG系统集热器出口工质温度、流量和入口工质压力随时间变化响应与DSG槽式集热器相应参数在直射辐射强度阶跃降低5%时的响应趋势基本相同。

由图7.17和（e）可知，喷水减温器前工质温度和工质流量响应与出口工质温度和流量的响应趋势相同，仅在数值上有所差异。

由图7.17（f）可知，喷水减温器前工质压力在250s之前有小幅波动，在250s之后持续下降，直至1000s左右达到新的稳定。

2.单局部管长范围太阳直射辐射强度阶跃降低10%

分析局部管长范围直射辐射强度扰动时，考虑3种情况：①假设直通模式槽式DSG系统集热器入口100m（即初始条件下处于热水区的一段管段）内受到遮挡，该管段直射辐射强度阶跃降低10%（假设此为条件m）；②直通模式槽式DSG系统集热器距离入口处200～300m（即初始条件下处于两相区的一段管段）范围内受到遮挡，该管段直射辐射强度阶跃降低10%（假设此为条件n）；③直通模式槽式DSG系统集热器距离入口处600～700m（即初始条件下处于干蒸汽区的一段管段）范围内受到遮挡，该管段直射辐射强度阶跃降低10%（条件o）。

上述3种条件下直通模式槽式DSG系统集热器出口工质温度、工质流量以及入口工质压力响应分别如图7.18（a）～（c）所示。喷水减温器前工质温度、工质流量及工质压力响应分别如图7.18（d）～（f）所示。

图7.18　局部位置太阳辐射降低10%时直通模式槽式DSG系统集热场主要参数动态响应

由图7.18（a）可知，条件m时集热器出口工质温度响应延时最长，波动的幅值最大；条件n时集热器出口工质温度响应延时比条件m时短，波动幅值也比条件m时小；条件o时集热器出口工质温度响应无延时，波动幅值最小。

由图7.18（b）可知，条件m时集热器出口工质流量响应延时最长，波动幅值最大；条件n时集热器出口工质流量响应几乎无延时，波动幅值也比条件a时小；条件o时集热器出口工质流量响应无延时，波动幅值最小。(https://www.xing528.com)

由图7.18（c）可知，条件m时集热器入口工质压力响应无延时，变化幅值最大；条件n时集热器入口工质压力响应有较短延时，变化幅值居中；条件o时集热器入口工质压力响应延时最长，波动幅值最小。

由图7.18（d）可知，条件m时喷水减温器前工质温度响应延时最长，波动的幅值最大；条件n时喷水减温器前工质温度响应延时比条件m时短，波动幅值也比条件m时小；条件o时喷水减温器前工质温度响应无延时，波动幅值最小。需要说明的是，条件o时喷水减温器前的DSG槽式集热器管段受到的直射辐射强度并没有发生变化，但喷水减温器前的工质温度在动态过程中却有小幅下降，这是由于直射辐射强度的变化导致一段时间内喷水减温器前工质流量增加。

由图7.18（e）可知，不同条件时，喷水减温器前工质流量响应趋势与集热器出口工质流量响应趋势基本相同。

由图7.18（f）可知，条件m时喷水减温器前压力响应延时最长，变化幅值大；条件n时喷水减温器前压力响应有较短延时，变化幅值与条件m时基本相同；条件o时喷水减温器前压力响应无延时，波动幅值最小。

图7.18说明如果直射辐射强度波动发生在集热器的初始区域，则其对工质参数的影响最明显；从集热器热水区、两相区至干蒸汽区，直射辐射强度波动对工质参数的影响逐渐减弱。

3.多局部管长范围太阳直射辐射强度阶跃降低10%

分析多局部管长范围直射辐射强度扰动时，考虑到太阳辐射及云的实际情况，这里对两局部管长范围直射辐射强度扰动进行分析。这里考虑3种情况：①假设直通模式槽式DSG系统集热器0～100m和200～300m的管段（即初始条件下处于热水区的一段管段和处于两相区的一段管段）受到遮挡，该管段直射辐射强度阶跃降低10%（假设此为条件p）；②假设直通模式槽式DSG系统集热器0～100m和600～700m的管段（即初始条件下处于热水区的一段管段和处于干蒸汽区的一段管段）受到遮挡，该管段直射辐射强度阶跃降低10%（假设此为条件q）；③假设直通模式槽式DSG系统集热器200～300m和600～700m的管段（即初始条件下处于两相区的一段管段和处于干蒸汽区的一段管段）受到遮挡，该管段直射辐射强度阶跃降低10%（假设此为条件r）。

上述3种条件下集热器出口工质温度、工质流量以及入口工质压力响应和喷水减温器前工质的温度、流量及压力响应如图7.19所示。

图7.19　多局部位置太阳辐射降低10%时直通模式槽式DSG系统集热场主要参数动态响应

由图7.19（a）可知，条件p、条件q、条件r时集热器出口工质温度响应趋势相同，都是随时间逐渐下降至新的稳定值。而条件p时集热器出口工质温度响应有明显延时，条件q和条件r时集热器出口工质温度响应无延时。条件p时集热器出口工质温度响应的变化幅值最大，条件q时次之，条件r时最小。条件p和条件q时，两条件下的集热器出口工质温度响应在初始阶段重合。这说明直射辐射强度扰动发生在距离集热器入口较近的地方时，出口工质温度变化的幅值会较大；在集热器出口工质温度响应的初始阶段，发生在集热器出口附近的直射辐射强度扰动起到主要作用。

由图7.19（b）可知，条件p、条件r时集热器出口工质流量响应趋势相同，呈先下降再上升的变化趋势，且两条件下的集热器出口工质流量响应在初始阶段几乎重合。条件p时集热器出口工质流量响应的变化幅值最大，条件q时次之，条件r时最小。这说明直射辐射强度扰动发生在距离集热器入口较近的地方时，出口工质流量变化的幅值会较大；在集热器出口工质流量响应的初始阶段，发生在集热器中段附近的直射辐射强度扰动起到主要作用。

结合图7.18（b）中直通模式槽式DSG系统集热器出口工质流量响应可知，当直射辐射强度扰动仅发生在热水区时，集热器出口工质流量响应的延时很长；如果直通模式槽式DSG系统集热器其他区域也有直射辐射强度扰动发生，则直通模式槽式DSG系统集热器出口工质流量响应的延时几乎可以忽略不计。由图7.19（c）可知，条件p、条件q、条件r时直通模式槽式DSG系统集热器入口工质压力响应趋势相同，但3种条件下在是否有延时以及变化幅值方面不同。条件r时直通模式槽式DSG系统集热器入口工质压力的响应延时最长；条件p、条件q时，其入口工质压力响应没有延时。这一现象同样表明入口工质压力是否延时响应与直射辐射强度受到扰动的位置有关，当直射辐射强度扰动发生在集热器始端时，入口工质压力响应无延时；当直射辐射强度扰动发生的位置距离集热器始端越远时，入口工质压力响应延时时间越长。

由图7.19（d）和（e）可知，喷水减温器前工质温度、流量响应趋势分别与集热器出口工质温度、流量响应趋势相同，仅在数值上有差别。由图7.19（f）可知，条件p、条件q、条件r时直通模式槽式DSG系统喷水减温器前压力响应趋势相同。条件p时喷水减温器前压力响应有较小延时且变化幅值较大；条件q和条件r时喷水减温器前压力响应无延时，变化幅值较小，且逐渐稳定在相同值。这说明，直射辐射强度扰动发生在距离集热器入口较近的地方时，喷水减温器前压力变化的幅值会较大；在喷水减温器前压力响应的稳定值主要受发生在集热器出口附近的直射辐射强度扰动的影响。