Artículo de revista
Modeling and Hourly Time-Scale Characterization of the Main Energy Parameters of Parabolic-Trough Solar Thermal Power Plants Using a Simplified Quasi-Dynamic Model
Modelado y Caracterización Temporal Horaria de los Principales Parámetros Energéticos de Centrales Termosolares Cilindroparabólicas Utilizando un Modelo Cuasi-Dinámico Simplificado
Registro en:
1996-1073
10.3390/en14010221
PP3NB
WOS:000605772100001
Autor
Arias, Ignacio
Zarza, Eduardo
Valenzuela, Loreto
Perez-Garcia, Manuel
Romero Ramos, Jose Alfonso
Escobar, Rodrigo
Institución
Resumen
A simplified mathematical model of parabolic-trough solar thermal power plants, which allow one to carry out an energetic characterization of the main thermal parameters that influence the solar field performance, was evaluated through a comparison of simulation results. Two geographical locations were selected to evaluate the mathematical model proposed in this work-one in each hemisphere-and design considerations according with the practical/operational experience were taken. Furthermore, independent simulations were performed using the System Advisor Model (SAM) software, their results were compared with those obtained by the simplified model. According with the above, the mathematical model allows one to carry out simulations with a high degree of flexibility and adaptability, in which the equations that allow the plant to be energetically characterized are composed of a series of logical conditions that help identify boundary conditions between dawn and sunset, direct normal irradiance transients, and when the thermal energy storage system must compensate the solar field energy deficits to maintain the full load operation of the plant. Due to the above, the developed model allows one to obtain satisfactory simulation results; referring to the net electric power production, this model provides results in both hemispheres with a relative percentage error in the range of [0.28-8.38%] compared with the results obtained with the SAM, with mean square values of 4.57% and 4.21% for sites 1 and 2, respectively. Mediante la comparación de resultados de simulación se evaluó un modelo matemático simplificado de centrales termosolares cilindroparabólicas, que permite realizar una caracterización energética de los principales parámetros térmicos que influyen en el rendimiento del campo solar. Se seleccionaron dos ubicaciones geográficas para evaluar el modelo matemático propuesto en este trabajo, una en cada hemisferio, y se tomaron consideraciones de diseño de acuerdo con la experiencia práctica/operativa. Además, se realizaron simulaciones independientes utilizando el software System Advisor Model (SAM), cuyos resultados se compararon con los obtenidos por el modelo simplificado. De acuerdo con lo anterior, el modelo matemático permite realizar simulaciones con un alto grado de flexibilidad y adaptabilidad, en las que las ecuaciones que permiten caracterizar energéticamente la planta están compuestas por una serie de condiciones lógicas que ayudan a identificar condiciones de frontera entre amanecer y puesta del sol, transitorios de irradiancia normal directa, y cuando el sistema de almacenamiento de energía térmica debe compensar los déficits de energía del campo solar para mantener la operación a plena carga de la planta. Por lo anterior, el modelo desarrollado permite obtener resultados de simulación satisfactorios; referido a la producción neta de energía eléctrica, este modelo arroja resultados en ambos hemisferios con un error porcentual relativo en el rango de [0.28-8.38%] en comparación con los resultados obtenidos con el SAM, con valores cuadrados medios de 4.57% y 4.21% para sitios 1 y 2, respectivamente.