太陽(yáng)能熱發(fā)電系列文章(6)——聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電的控制系統(tǒng)

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1、維普資訊http://www.cqvip.com蠢隰攮蘸孫利國(guó)張耀明王軍張文選劉曉暉聚光類(lèi)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是指利用聚光器收集太陽(yáng)能，通過(guò)接收器轉(zhuǎn)換成熱能，加熱工質(zhì)，驅(qū)動(dòng)熱動(dòng)力裝置進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)。現(xiàn)有的聚光類(lèi)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)按照形式不同可分為槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)和碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系‘外部網(wǎng)絡(luò)端口統(tǒng)三類(lèi)。典型的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由聚光集熱子系統(tǒng)、換熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)、輔助能源子系統(tǒng)服務(wù)器以及發(fā)電子系統(tǒng)組成。聚光類(lèi)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的控制包括主控系統(tǒng)和各子系統(tǒng)的控制。太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)火力發(fā)電在控制方面的主要區(qū)別在于主控和自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)控制。一主控系統(tǒng)鑫鑫蘩1主控

2、系統(tǒng)的功能主控系統(tǒng)(MasterControlSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)MCS)主要是控制和監(jiān)測(cè)整套太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)總體運(yùn)行控制策略對(duì)各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的控制進(jìn)行協(xié)同管理、控制，使整套系統(tǒng)能夠安全、高效運(yùn)行。太陽(yáng)能熱發(fā)電的各子系統(tǒng)中裝配有溫度、流量、壓力、轉(zhuǎn)速、圖像等各種傳感器，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，大量連續(xù)的、間斷的測(cè)量數(shù)據(jù)以及報(bào)警信號(hào)從各子系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至主控系統(tǒng)的相應(yīng)計(jì)算機(jī)，相應(yīng)計(jì)算機(jī)根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定的控制策略進(jìn)行運(yùn)算、處理，然后實(shí)時(shí)發(fā)出指令，控制相應(yīng)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作或提醒操作人員進(jìn)行人工干預(yù)，同時(shí)記錄和顯示相關(guān)參數(shù)，包括系統(tǒng)管道、儀器、指示閥門(mén)的工作狀態(tài)a寸O2主控系統(tǒng)組成以

3、槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)為例，主控系統(tǒng)一般由外部網(wǎng)絡(luò)端口、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、聚光鏡跟蹤監(jiān)測(cè)控制、集熱傳熱回路控制、蓄熱回路控制、輔30I—蠆_維普資訊http://www.cqvip.com免操作人員被聚焦的高溫光斑灼傷等安全事故；其預(yù)。程序和傳感器聯(lián)合控制則是集中二者的優(yōu)點(diǎn)，程次考慮通信、操作和維護(hù)方便，故應(yīng)靠近電站的重要序計(jì)算聚光鏡位置，傳感器進(jìn)行校正，避免累積誤設(shè)備，并能夠通過(guò)窗口觀測(cè)鏡場(chǎng)、蒸汽輪機(jī)等。Solar差?，F(xiàn)在越來(lái)越多地采用聯(lián)合控制的方式。另外近年Two塔式太陽(yáng)能熱電站主控室布置圖和實(shí)地照片如來(lái)AbrahamKribus等人提出了采用圖像方法處理圖2所示。來(lái)實(shí)現(xiàn)定日鏡

4、跟蹤定位的方法。由于塔式電站具有龐大的定日鏡場(chǎng)，每臺(tái)定日鏡都需單獨(dú)控制跟蹤太陽(yáng)，所以在太陽(yáng)能熱發(fā)電站中，塔式電站的定日鏡控制系統(tǒng)最為復(fù)雜。下面以塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電中的定日鏡為例加以說(shuō)明。例如s0一larTwo共安裝定日鏡1926臺(tái)，環(huán)塔360。布置在四個(gè)圖2SolarTwo塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站象限，定日鏡跟蹤裝置配有2臺(tái)主機(jī)，其中1臺(tái)運(yùn)行，主控室布置圖與實(shí)地照片1臺(tái)備用。如圖3所示，1臺(tái)主機(jī)管理64個(gè)場(chǎng)地控制5我國(guó)首座“70kW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)”主控器，每個(gè)場(chǎng)地控制器控制32臺(tái)定日鏡的微處理器。系統(tǒng)介紹由南京春輝科技實(shí)業(yè)有限公司、河海大學(xué)新材料新能源研究開(kāi)發(fā)院聯(lián)合建設(shè)的國(guó)內(nèi)首座“70

5、kW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)于2005年10月底在南京絡(luò)連接設(shè)備市江寧太陽(yáng)能試驗(yàn)場(chǎng)順利建成，成功并網(wǎng)發(fā)電。試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)控制功能，為太陽(yáng)能熱發(fā)電的控制設(shè)計(jì)、黜施工、運(yùn)行積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。主控系統(tǒng)的硬件由5臺(tái)工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及UPS等組成，軟件部分包括接收器監(jiān)測(cè)、微型太陽(yáng)能燃?xì)廨啓C(jī)控制(內(nèi)置并網(wǎng)控弋弋弋’制)、定日鏡控制、電力參數(shù)監(jiān)測(cè)、冷卻系統(tǒng)控制、燃每臺(tái)場(chǎng)地控制器控制32臺(tái)定目鏡的微處理器共19262定目鏡氣系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控及環(huán)境氣象參數(shù)監(jiān)測(cè)等，可以圖3SolarTwo的定日鏡控制系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制。二自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)控制塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中采用的聚光器聚集的為使聚光器在不同的

6、季節(jié)、不同的日照時(shí)間都光斑始終落在接收器的范圍內(nèi)，但它并不正對(duì)太陽(yáng)，能夠最大效率地采集太陽(yáng)輻射能量，要求聚光器始其法線與太陽(yáng)光成一個(gè)有規(guī)律的夾角，它的自動(dòng)跟終與太陽(yáng)保持一個(gè)最佳的角度，因此必須采用自動(dòng)蹤太陽(yáng)程序除與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度和時(shí)間密切相關(guān)外，跟蹤太陽(yáng)系統(tǒng)。根據(jù)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的不同，所采還與其在鏡場(chǎng)中的位置有關(guān)。定日鏡的控制一般采用的聚光器的結(jié)構(gòu)形式和自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的控制方式用程序控制，存在積累誤差，需要定期校正。南京玻也不一樣。一般來(lái)說(shuō)，塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電定日鏡和碟璃纖維研究院春輝公司研制的定日鏡采用程序定位式旋轉(zhuǎn)拋物面聚光鏡采用雙軸跟蹤方式，槽式拋物與傳感器校正相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了

7、無(wú)積累誤差的面聚光鏡采用單軸跟蹤方式。準(zhǔn)確定位，并在我國(guó)首座70kW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電控制方式有程序控制、傳感器控制、程序和傳感系統(tǒng)中得到成功應(yīng)用。該系統(tǒng)共有32臺(tái)定日鏡，分器聯(lián)合控制三種形式。程序控制方式就是按照太陽(yáng)成7排，采用程序定位與傳感器校正聯(lián)合控制的方運(yùn)行規(guī)律計(jì)算聚光鏡的位置，控制機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，但式，使得所有定日鏡聚焦的光斑始終集中在接收器由于機(jī)構(gòu)加工精度等原因存在積累誤差，需要定期受光口徑(約600mm)內(nèi)，達(dá)到了比較好的定位效校正。傳感器控制跟