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Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI
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Inicio Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI ParaTrough v1.0: Librería en Modelica para Simulación de Plantas Termosolares
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Vol. 14. Núm. 4.
Páginas 412-423 (octubre - diciembre 2017)
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ParaTrough v1.0: Librería en Modelica para Simulación de Plantas Termosolares
ParaTrough: Modelica-based Simulation Library for Solar Thermal Plants
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Juan A. Romera Cabrerizoa,
Autor para correspondencia
jromera@marquesadosolar.com

Autor para correspondencia.
, Matilde Santosb
a Ingeniero de Proceso. Marquesado Solar. Central Termosolar Andasol 3. Autovía A-92 km.312, 18514, Aldeire-La Calahorra, Granada, España
b Departamento de Arquitectura de Computadores y Automática, Universidad Complutense de Madrid, C/ Profesor José García Santesmases, 9, 28040, Madrid, España
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Resumen

El presente trabajo describe una librería desarrollada en Modelica que utiliza el entorno Dymola 6.1 para modelar y simular plantas termosolares de tecnología de colector cilindro-parabólico. El actual software de modelado y simulación es cada vez más potente gracias a los avances en computación y programación, pudiendo conseguir estimaciones muy precisas del comportamiento de estas plantas térmicas. Como mejora a otras propuestas actuales, la librería ParaTrough se ofrece como una herramienta pública, gratuita bajo licencia Modelica License 2, de código libre, flexible, modular, y por lo tanto fácilmente ampliable y modificable para los requerimientos específicos de cada planta y proceso en particular. En la versión 1.0 contemplada en este artículo, esta librería se puede usar para el modelado y simulación del recurso solar y del sistema de fluido de transferencia calorífica sin cambio de fase. Los modelos han sido validados con datos reales de una planta en operación, Andasol 3, en los términos municipales de Aldeire y La Calahorra (Granada). El objetivo de ParaTrough es poder ser utilizada gratuitamente y de forma amigable por analistas de procesos para uno o varios de los siguientes casos: evaluación del rendimiento, detección de fallos, exploración de nuevos modos de operación y optimización de la planta. Aunque en futuras versiones se puedan añadir otros elementos, esta aportación cubre una nueva área de aplicación específica para el software de Modelica y en su estado actual facilita la operación y mantenimiento de estas plantas.

Palabras clave:
Modelado
simulación
planta termosolar
colector cilindro-parabólico
Modelica
energía renovable
Abstract

This paper describes a Modelica-based library developed to the modeling and simulation of solar thermal plants with parabolic trough collectors. The Dymola 6.1 environment has been used. Unlike other commercial tools, the ParaTrough library is offered as a free open source tool, under Modelica License 2. Its modular code makes it easily extensible and modifiable to the requirements of each plant and process in particular. In its current version 1.0, this library can be used for modeling and simulating the solar resource and the heat transfer fluid without phase change. The models have been validated with real data of an operating plant. ParaTrough can be freely used by process analysts for one or more of the following cases: performance assessment, fault detection, exploring new operation modes and plant optimization. While other elements can be added in future extensions, this contribution covers a new specific application area of Modelica and in its current state it facilitates the operation and maintenance of parabolic trough power plants.

Keywords:
Modeling
simulation
solar thermal plant
parabolic trough power plants
Modelica
renewable energy
Referencias
[Alvarez et al., 2007]
J.D. Alvarez, W. Gernjak, S. Malato, M. Berenguel, M. Fuerhacker, L.J. Yebra.
Dynamic models for hydrogen peroxide control in solar photo-fenton systems.
Journal of Solar Energy Engineering, 129 (2007), pp. 37-44
[Arahal et al., 1997]
M.R. Arahal, M. Berenguel, E.F. Camacho.
Nonlinear neural model- based predictive control of a solar plant.
European Control Conference (ECC), IEEE, (1997), pp. 985-990
[Beschi et al., 2014]
M. Beschi, S. Dormido, J. Sanchez, A. Visioli, L.J. Yebra.
Event- based PI plus feedforward control strategies for a distributed solar collector field.
IEEE Transactions on Control Systems Technology, 22 (2014), pp. 1615-1622
[Berenguel et al., 1998]
M. Berenguel, M.R. Arahal, E.F. Camacho.
Modelling the free response of a solar plant for predictive control.
Control Engineering Practice, 6 (1998), pp. 1257-1266
[Bonilla et al., 2012]
J. Bonilla, L.J. Yebra, S. Dormido, E. Zarza.
Parabolic-trough solar thermal power plant simulation scheme, multi-objective genetic algorithm calibration and validation.
solar Energy, 86 (2012), pp. 531-540
[Burkholder and Kutscher, 2009]
F. Burkholder, C.F. Kutscher.
Heat loss testing of Schott's 2008 PTR70 parabolic trough receiver.
National Renewable Energy Laboratory, (2009),
[Camacho et al., 2012]
E.F. Camacho, M. Berenguel, F.R. Rubio, D. Martínez.
Control Issues in Solar Systems.
In Control of Solar Energy Systems, Springer London, (2012), pp. 25-47 http://dx.doi.org/10.1007/978-0-85729-916-1_2
[Casella and Leva, 2006]
F. Casella, A. Leva.
Modelling of thermo-hydraulic power generation processes using Modelica.
Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, 12 (2006), pp. 19-33
[Cirre et al., 2004]
C.M. Cirre, L. Valenzuela, M. Berenguel, E.F. Camacho.
Control de plantas solares con generación automática de consignas.
RIAI, 1 (2004), pp. 50-56
[Cooper, 1969]
P.I. Cooper.
The absorption of radiation in solar stills.
Solar energy, 12 (1969), pp. 333-346
[Duffie and Beckman, 2013]
J.A. Duffie, W.A. Beckman.
Wiley, (2013),
[Elmqvist et al., 1993]
H. Elmqvist, F.E. Cellier, M. Otter.
Object-oriented modeling of hybrid systems.
European Simulation Sym., Delft, (1993), pp. 31-41
[García et al., 2011]
I.L. García, J.L. Álvarez, D. Blanco.
Performance model for parabolic trough solar thermal power plants with thermal storage: Comparison to operating plant data.
Solar Energy, 85 (2011), pp. 2443-2460
[Hernández-Uribe et al., 2015]
O. Hernández-Uribe, J.P. San Martin, M.C. Garcia-Alegre, M. Santos, D. Guinea.
Smart building: decision making architecture for thermal energy management.
Sensors, 15 (2015), pp. 27543-27568
[Hirsch and Eck, 2006]
T. Hirsch, M. Eck.
Simulation of the start-up procedure of a parabolic trough collector field with direct solar steam generation.
In: Proceedings 5th International Modelica Conference, Vienna, (2006), pp. 135-143
[Huang et al., 2012]
W. Huang, P. Hu, Z. Chen.
Performance simulation of a parabolic trough solar collector.
Solar Energy, 86 (2012), pp. 746-755
[Link et al., 2014]
K. Link, L. Gall, J. Bonifay, M. Buggert.
Testing power plant control systems in Modelica.
In: Proc. of the 10th International Modelica Conference, Lund, (2014), pp. 1067-1072 http://dx.doi.org/10.3384/ECP140961067
[Lippke, 1995]
F. Lippke.
Simulation of the part-load behavior of a 30 MWe SEGS plant (SAND--95-1293).
Sandia National Labs., Albuquerque, (1995),
[Mikati et al., 2012]
M. Mikati, M. Santos, C. Armenta.
Modelado y simulación de un sistema conjunto de energía solar y eólica para analizar su dependencia de la red eléctrica.
[Mikati et al., 2013]
M. Mikati, M. Santos, C. Armenta.
Electric grid dependence on the configuration of a small-scale wind and solar power hybrid system.
Renewable energy, 57 (2013), pp. 587-593
[Montañés et al., 2015]
R.M. Montañés, J. Windahl, J. Pålsson, M. Thern.
Dynamic modeling of a parabolic trough solar termal power plant with termal storage with Modelica. ASME-AIT-UIT. Conf. Thermal Energy Systems: Production, Storage.
Utilization and the Environment, Napoli, (2015),
[Ochoa and Santos, 2016]
N. Ochoa, M. Santos.
Modeling and simulation of a solar-Thermal system for its efficient implementation in Quito (Ecuador).
IEEE Latin America Transactions, 14 (2016), pp. 2271-2279
[Österholm and Pålsson, 2014]
R. Österholm, J. Pålsson.
Dynamic modelling of a parabolic trough solar power plant.
Lund, Sweden, (2014), pp. 1057-1066 http://dx.doi.org/10.3384/ECP140961057
[Patnode, 2006]
A.M. Patnode.
Simulation and performance evaluation of parabolic trough solar power plants.
Doctoral dissertation, University of Wisconsin, (2006),
[PSA, 2016]
PSA. 2016. Plataforma Solar de Almería-Ciemat: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas. Ministerio de Economía y Competitividad. www.psa.es/es/index.php.
[REN21, 2016]
REN21. 2016. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century. Renewable Global Status Report. www.ren21.net/.
[Romera et al., 2014]
J.A. Romera, M. Santos, V. López.
Hybrid fuzzy-PID control in a thermo solar power plant condenser.
In: International Conference on Progress in Informatics and Computing (PIC), IEEE, (2014), pp. 641-645
[Rubio et al., 2006]
F.R. Rubio, E.F. Camacho, M. Berenguel.
Control de campos de colectores solares.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 3 (2006), pp. 26-45
[SAM, 2016]
SAM. 2016. System Advisor Model. NREL. http://sam.nrel.gov/SimTech. 2016. Simulation Technology. www.simtechnology.com/CMS/.
[Stuetzle et al., 2004]
Stuetzle, T., Blair, N., Mitchell, J.W., Beckman, W.A. 2004. Automatic control of a 30 MWe SEGS VI parabolic trough plant. Solar Energy 76(1), 187-193.
[TRNSYS, 2016]
TRNSYS. 2016. Transient Systems Simulation Program. Thermal Energy System Specialists, LLC. http://www.trnsys.com/.
[Yebra et al., 2005]
L.J. Yebra, M. Berenguel, S. Dormido, M. Romero.
Modelling and simulation of central receiver solar thermal power plants.
In: Proc. 44th IEEE Conference on Decision and Control, Sevilla, (2005), pp. 7410-7415 http://dx.doi.org/10.1109/CDC.2005.1583357
[Yebra et al., 2006]
L.J. Yebra, M. Berenguel, E. Zarza, S. Dormido.
Object oriented modelling of DISS solar thermal power plant.
In: 5th International Modelica Conference, Vienna, (2006), pp. 449-456
[Yebra et al., 2008]
L.J. Yebra, M. Berenguel, S. Dormido, E. Zarza.
Object oriented modelling and simulation of parabolic trough collectors with Modelica.
Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, 14 (2008), pp. 361-375
/10.1080/13873950701847199
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