近日，太阳能光热联盟副理事长单位——中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司（简称：中国能建西北院）独立申报的“分布式云计算塔式光热发电仿真验证平台”成功通过2024年度能建首台（套）重大技术装备认定。
什么是“塔式光热发电仿真验证平台”？
伴随太阳能光热技术发展迎来全球性繁荣，我国光热电站的发展也驶上了快车道。然而与光热项目快速建设所不匹配的是，目前国内有经验的运行人员非常缺乏，给光热电站的安全稳定运行带来较大隐患。“分布式云计算塔式光热发电仿真验证平台”是由西北院自主研发的，全球首套塔式光热仿真机实物产品。它利用云计算技术，可实现塔式光热电站定日镜场、吸热器、熔盐储热、发电岛等系统的实时仿真，可为光热电站提供运行人员培训平台，提高运行人员操作熟练度，满足光热企业快速培养操作员的需求，同时可有效提升光热机组运行稳定性和经济性，促进国内光热行业科技进步，推动数字孪生光热电站建设。此外，该系统的策略验证、数值仿真等功能还可为高校、科研院所等提供验证平台。
目前，该系统已在哈密熔盐塔式5万千瓦光热电站、摩洛哥努奥三期150MW塔式光热电站、长沙理工大学光热仿真教学平台等项目中获得成功应用。
据相关机构鉴定，该系统在大规模定日镜场多维度动态分布式仿真、吸热器能流密度实时仿真、多参数镜场云遮气象仿真、光热电站控制逻辑组态等方面取得了突破性成果，具有较高的创新性与先进性。
“光热仿真系统”牛在哪里？
应对各种“不同” 光热电站的镜场布置与常规火电机组系统相对固定不同，项目所在地地形、海拔、经纬度、吸热塔设计等因素均会影响到定日镜的坐标分布，使每个光热项目的镜场设计各不相同。不同镜场供货商定日镜面型有很大区别，不同面型的定日镜在有效反射面积、光斑能流分布计算时各不相同。
镜场供货商开发的镜场仿真系统一般只能支持本公司的定日镜场，不具备通用性。而西北基于强大的定日镜场设计能力及已有的定日镜实物试验平台，研制的该仿真系统可根据用户需求自定义各类型镜场及各种定日镜面型，具有很好的通用性。
“万镜”实时仿真
定日镜场是塔式光热电站的核心系统，目前现有的仿真机受制于服务器算力限制，不可避免的会造成模型计算结果与实际运行数据偏差较大的问题，且由于算力瓶颈限制，用户在后期使用过程中难以对模型进行升级。
定日镜场操作界面
而该仿真系统突破性开发了分布式仿真架构，彻底解决了塔式定日镜场仿真时的算力瓶颈问题，目前仅使用4台操作员站的空余算力即实现了12000面定日镜的实时仿真，操作响应时仅0.2秒。此外，系统还可通过堆叠计算节点的方式进一步增加计算能力，便于后期用户对模型进行升级或扩展。
助力安全运行
该系统开创性地在光热电站仿真机中引入了定日镜光斑叠加与吸热器表面能流密度分布的实时动态仿真，运行人员可以直观监视吸热管屏表面随着光资源变化的能流密度与温度场的分布情况，从而及时调整定日镜跟踪策略，防止吸热器过热损坏。
吸热器表面温度及能流密度监控
该系统还具备交互式定日镜场云遮仿真功能，用户可自定义云朵形状与厚度，模拟云遮运行工况，提高运行人员处理该特殊工况的应对能力。
DIY 云遮模式
此外，系统还能够模拟包括吸热器、储换热、蒸汽发生等系统的DCS操作，操作界面和电厂实际DCS界面完全一致，运行人员可以模拟操作所有设备，模拟整个系统的启停或事故处理，提高其应急处置能力，提高光热电站的安全操控运行。
此前，西北院申报的“大开口槽式集热器”“世界首台大型电站自然通风直接空冷（NDC）系统”“基于熔盐的煤电抽汽蓄能系统”也先后入选中国能建首台（套）重大技术装备推广应用指导目录。这三项装备同时也是国家能源领域首台(套)重大技术装备入选项目。
