Model and control of a solar tower for energy production

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Kevin, Ramos
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/40608
Resumo: Supervisors: Prof./Dr. João Manuel Lage de Miranda Lemos; Prof./Dr. Bertinho Manuel D’Andrade da Costa. Examination Committee: Chairperson: Prof./Dr. João Fernando Cardoso Silva Sequeira;Supervisor: Prof./Dr. João Manuel Lage de Miranda Lemos. Members of the Committee: BGEN/ENGEL Luis Filipe Basto Damásio; TCOR/ENGEL Ana Paula da Silva Jorge; Prof./Dr. Alexandre José Malheiro Bernardin
id RCAP_50a74fb0a682cc006f145fe5740369f7
oai_identifier_str oai:comum.rcaap.pt:10400.26/40608
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Model and control of a solar tower for energy productionSolar tower modelPI controlLQG controlMUSMARCoordinationStatic optimizationModelo torre solarControlo PIControlo LQGCoordenaçãoOtimização estáticaSupervisors: Prof./Dr. João Manuel Lage de Miranda Lemos; Prof./Dr. Bertinho Manuel D’Andrade da Costa. Examination Committee: Chairperson: Prof./Dr. João Fernando Cardoso Silva Sequeira;Supervisor: Prof./Dr. João Manuel Lage de Miranda Lemos. Members of the Committee: BGEN/ENGEL Luis Filipe Basto Damásio; TCOR/ENGEL Ana Paula da Silva Jorge; Prof./Dr. Alexandre José Malheiro BernardinSolar towers are electrical power production systems that use highly concentrated solar radiation as energy source that is collected by means of a heat-transfer fluid. This master thesis studies the application of several control strategies with the aim of maintaining the working fluid at a temperature that maximizes the electrical production. The main difficulties are the nonlinear fluid temperature dynamics, plant thermal constrains, and a variable energy source that cannot be manipulated. The temperature dynamics flow dependence demands for a changing parameter controller that results from a gain scheduling scheme or from a multi-model adaptive control strategy, in which the manipulated variable is adjusted by one of the set of local controllers designed for different operating regimes. The former is accomplished through a Proportional-Integral Controller (PI) control and the latter via Linear Quadratic Gaussian (LQG) optimal control. In addition, the Multistep Multivariable Adaptive Regulator (MUSMAR) control algorithm that adjusts its gains to every plant dynamic change, including parameters, is tested. Although the mentioned control concepts are applied considering the flow as the only manipulated variable, the combination of the latter with the radiation flux reflected by the heliostat field is also studied through PI control. The solar tower electrical power production has a maximum for a given outlet temperature that changes with plant parameters and disturbances. The improvement of production levels is conducted by adjusting the temperature reference with a static optimization procedure.As torres solares são sistemas de produção de energia elétrica que utilizam a radiação solar concentrada como fonte primária. A última, é absorvida por um fluído que percorre o permutador de calor em que a radiação incide. A presente dissertação estuda a aplicação de várias estratégias de controlo com o objetivo de manter a temperatura do fluido no valor que maximiza a produção de energia. As dificuldades principais centram-se na não linearidade da dinâmica da temperatura do fluído, nos limites térmicos do sistema e na incapacidade de manipular a radiação solar. A alteração da dinâmica da temperatura com o caudal requer a utilização de um controlador de parâmetros variáveis que resulta de um esquema de escalonamento de ganhos ou da associação de diversos controladores projetados para diferentes pontos de operação. O primeiro método é desenvolvido com controlo PI enquanto que o último recorre ao controlo LQG. Em adição, é estudada a aplicação do algoritmo de controlo MUSMAR, em que os ganhos são adaptados para qualquer alteração da dinâmica do sistema, incluindo a variação de parâmetros do modelo. Embora as estratégias de controlo referidas considerem apenas o caudal como variável manipulável, a combinação da última com o fluxo de radiação é tambem estudada com um controlador PI. A produção de energia de uma torre solar possui um máximo para uma dada temperatura que se altera com os parâmetros da planta e perturbações. O aumento da produção é conseguida pela determinação da referência de temperatura através de um algoritmo de otimização estática.Academia da Força Aérea; Instituto Superior TécnicoRepositório ComumKevin, Ramos2022-05-18T11:12:06Z2015-12-01T00:00:00Z2015-12-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.26/40608enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2022-09-20T15:06:01Zoai:comum.rcaap.pt:10400.26/40608Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T15:50:18.612896Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Model and control of a solar tower for energy production
title Model and control of a solar tower for energy production
spellingShingle Model and control of a solar tower for energy production
Kevin, Ramos
Solar tower model
PI control
LQG control
MUSMAR
Coordination
Static optimization
Modelo torre solar
Controlo PI
Controlo LQG
Coordenação
Otimização estática
title_short Model and control of a solar tower for energy production
title_full Model and control of a solar tower for energy production
title_fullStr Model and control of a solar tower for energy production
title_full_unstemmed Model and control of a solar tower for energy production
title_sort Model and control of a solar tower for energy production
author Kevin, Ramos
author_facet Kevin, Ramos
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Repositório Comum
dc.contributor.author.fl_str_mv Kevin, Ramos
dc.subject.por.fl_str_mv Solar tower model
PI control
LQG control
MUSMAR
Coordination
Static optimization
Modelo torre solar
Controlo PI
Controlo LQG
Coordenação
Otimização estática
topic Solar tower model
PI control
LQG control
MUSMAR
Coordination
Static optimization
Modelo torre solar
Controlo PI
Controlo LQG
Coordenação
Otimização estática
description Supervisors: Prof./Dr. João Manuel Lage de Miranda Lemos; Prof./Dr. Bertinho Manuel D’Andrade da Costa. Examination Committee: Chairperson: Prof./Dr. João Fernando Cardoso Silva Sequeira;Supervisor: Prof./Dr. João Manuel Lage de Miranda Lemos. Members of the Committee: BGEN/ENGEL Luis Filipe Basto Damásio; TCOR/ENGEL Ana Paula da Silva Jorge; Prof./Dr. Alexandre José Malheiro Bernardin
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-12-01T00:00:00Z
2015-12-01T00:00:00Z
2022-05-18T11:12:06Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10400.26/40608
url http://hdl.handle.net/10400.26/40608
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Academia da Força Aérea; Instituto Superior Técnico
publisher.none.fl_str_mv Academia da Força Aérea; Instituto Superior Técnico
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799130367456706560

Registros relacionados