太阳能热发电系列文章(6)——聚光太阳能热发电的控制系统

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1、维普资讯http://www.cqvip.com蠢隰攮蘸孙利国张耀明王军张文选刘晓晖聚光类太阳能热发电技术是指利用聚光器收集太阳能，通过接收器转换成热能，加热工质，驱动热动力装置进行发电的技术。现有的聚光类太阳能热发电系统按照形式不同可分为槽式太阳能热发电系统、塔式太阳能热发电系统和碟式太阳能热发电系‘外部网络端口统三类。典型的太阳能热发电系统主要由聚光集热子系统、换热子系统、蓄热子系统、辅助能源子系统服务器以及发电子系统组成。聚光类太阳能热发电系统的控制包括主控系统和各子系统的控制。太阳能热发电系统与常规火力发电在控制方面的主要区别在于主控和自动跟踪太阳控制。一主控系统鑫鑫蘩1主控

2、系统的功能主控系统(MasterControlSystem，简称MCS)主要是控制和监测整套太阳能热发电系统的运行状态，根据总体运行控制策略对各子系统相对独立的控制进行协同管理、控制，使整套系统能够安全、高效运行。太阳能热发电的各子系统中装配有温度、流量、压力、转速、图像等各种传感器，当系统运行时，大量连续的、间断的测量数据以及报警信号从各子系统通过网络传输至主控系统的相应计算机，相应计算机根据程序预先设定的控制策略进行运算、处理，然后实时发出指令，控制相应设备执行相应动作或提醒操作人员进行人工干预，同时记录和显示相关参数，包括系统管道、仪器、指示阀门的工作状态a寸O2主控系统组成以

3、槽式太阳能热发电系统为例，主控系统一般由外部网络端口、服务器、网络连接设备、聚光镜跟踪监测控制、集热传热回路控制、蓄热回路控制、辅30I—虿_维普资讯http://www.cqvip.com免操作人员被聚焦的高温光斑灼伤等安全事故；其预。程序和传感器联合控制则是集中二者的优点，程次考虑通信、操作和维护方便，故应靠近电站的重要序计算聚光镜位置，传感器进行校正，避免累积误设备，并能够通过窗口观测镜场、蒸汽轮机等。Solar差。现在越来越多地采用联合控制的方式。另外近年Two塔式太阳能热电站主控室布置图和实地照片如来AbrahamKribus等人提出了采用图像方法处理图2所示。来实现定日镜

4、跟踪定位的方法。由于塔式电站具有庞大的定日镜场，每台定日镜都需单独控制跟踪太阳，所以在太阳能热发电站中，塔式电站的定日镜控制系统最为复杂。下面以塔式太阳能热发电中的定日镜为例加以说明。例如s0一larTwo共安装定日镜1926台，环塔360。布置在四个图2SolarTwo塔式太阳能热发电站象限，定日镜跟踪装置配有2台主机，其中1台运行，主控室布置图与实地照片1台备用。如图3所示，1台主机管理64个场地控制5我国首座“70kW塔式太阳能热发电系统”主控器，每个场地控制器控制32台定日镜的微处理器。系统介绍由南京春辉科技实业有限公司、河海大学新材料新能源研究开发院联合建设的国内首座“70

5、kW塔式太阳能热发电系统于2005年10月底在南京络连接设备市江宁太阳能试验场顺利建成，成功并网发电。试验实现了各项控制功能，为太阳能热发电的控制设计、黜施工、运行积累了宝贵的经验。主控系统的硬件由5台工控机、网络设备及UPS等组成，软件部分包括接收器监测、微型太阳能燃气轮机控制(内置并网控弋弋弋’制)、定日镜控制、电力参数监测、冷却系统控制、燃每台场地控制器控制32台定目镜的微处理器共19262定目镜气系统监测、视频监控及环境气象参数监测等，可以图3SolarTwo的定日镜控制系统通过网络进行远程监测控制。二自动跟踪太阳控制塔式太阳能热发电系统中采用的聚光器聚集的为使聚光器在不同的

6、季节、不同的日照时间都光斑始终落在接收器的范围内，但它并不正对太阳，能够最大效率地采集太阳辐射能量，要求聚光器始其法线与太阳光成一个有规律的夹角，它的自动跟终与太阳保持一个最佳的角度，因此必须采用自动踪太阳程序除与当地的经纬度和时间密切相关外，跟踪太阳系统。根据太阳能热发电系统的不同，所采还与其在镜场中的位置有关。定日镜的控制一般采用的聚光器的结构形式和自动跟踪太阳的控制方式用程序控制，存在积累误差，需要定期校正。南京玻也不一样。一般来说，塔式太阳能热发电定日镜和碟璃纤维研究院春辉公司研制的定日镜采用程序定位式旋转抛物面聚光镜采用双轴跟踪方式，槽式抛物与传感器校正相结合的技术，实现了

7、无积累误差的面聚光镜采用单轴跟踪方式。准确定位，并在我国首座70kW塔式太阳能热发电控制方式有程序控制、传感器控制、程序和传感系统中得到成功应用。该系统共有32台定日镜，分器联合控制三种形式。程序控制方式就是按照太阳成7排，采用程序定位与传感器校正联合控制的方运行规律计算聚光镜的位置，控制机械机构运动，但式，使得所有定日镜聚焦的光斑始终集中在接收器由于机构加工精度等原因存在积累误差，需要定期受光口径(约600mm)内，达到了比较好的定位效校正。传感器控制跟