[發明專利]用于槽式光熱電站的槽式聚光器控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201210589984.2
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103075822A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 姚志豪;羅田唯
• 申請（專利權）人: 首航節能光熱技術股份有限公司
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光熱發電領域，特別涉及用于槽式光熱電站的槽式聚光器控制系統及其控制方法。

背景技術

太陽能光熱發電技術(英文名Concentrating?Solar?Power，簡稱CSP)利用聚光器將太陽輻射能量反射到集熱器上，集熱器將太陽輻射能轉換成熱能，并通過熱力循環過程進行發電。作為太陽能大規模發電的重要方式，太陽能光熱發電具有一系列明顯優點。首先，其全生命周期的碳排放量非常低，根據國外研究僅有18g/kWh。其次，該技術在現有太陽能發電技術中成本最低，更易于迅速實現大規模產業化。最后，太陽能光熱發電還具有非常強的與現有火電站及電網系統的相容性優勢。

太陽能光熱發電技術主要有以下四種：槽式聚光熱發電、塔式聚光熱發電、碟式聚光熱發電和菲涅爾式聚光熱發電。

目前，在上述的太陽能光熱發電技術中，槽式聚光熱發電技術最為成熟，應用最為廣泛。槽式聚光熱發電系統是通過拋物面槽式聚光鏡面將太陽光匯聚在焦線上，在焦線上安裝管狀集熱器，以吸收聚焦后的太陽輻射能。管內的流體被加熱后，流經換熱器加熱水產生蒸汽，借助于蒸汽動力循環來發電。該系統采用一維跟蹤模式跟蹤太陽連續運轉，跟蹤簡易，且光學效率較高，流體工作溫度可達400℃，能夠滿足發電的需要。

由槽式聚光熱發電系統的上述工作原理可以看出，槽式聚光熱發電系統要獲得最好的發電效能，系統中的槽式聚光器在工作時應當時刻與太陽處于一個最合適的角度，由于太陽的位置會隨著時間發生變化，因此槽式聚光熱發電系統中的控制部分應當控制槽式聚光器實現定日跟蹤。按照被控制量對控制量是否存在著反饋，現有的槽式聚光器的定日跟蹤方式可分為閉環、開環和開閉環混合控制方式。目前有許多研究和專利描述了不同的跟蹤控制方法與系統。例如，作為參考文獻1的美國專利“US?2011/0168161A1，《Solar?Trough?Field?System》”提到一種使用太陽傳感器調整中央步進電機來實現槽式聚光器定日跟蹤的控制系統。這一定日跟蹤控制系統利用安裝在槽式聚光器上的太陽輻射傳感器來捕捉太陽當前的位置，然后控制槽式聚光器以對準太陽當前的位置。該系統的缺陷是需要在槽式聚光器上專門安裝太陽輻射傳感器，太陽輻射傳感器價格不菲，而槽式聚光熱發電系統中需要成百上千個槽式聚光器，因此此類控制系統成本較高，不利于槽式聚光熱發電系統的推廣。

槽式聚光熱發電系統要獲得最好的發電效能，除了要做定日跟蹤外，還需要保持槽式聚光器中的集熱管工作在理想溫度，對集熱管工作溫度的調節也被稱為熱工控制，用于實現熱工控制的系統被稱為熱工控制系統。定日跟蹤與熱工控制是兩個緊密聯系的過程，在定日跟蹤的過程中時刻需要做熱工控制操作，但在現有技術中，定日跟蹤與熱工控制分別由定日跟蹤控制系統與熱工控制系統完成，這兩套控制系統相互獨立，由不同的軟硬件分別實現，結構復雜，成本高昂，不利于槽式聚光熱發電系統的推廣，而且相互之間不易配合，容易發生故障。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的槽式聚光器控制系統對定日跟蹤與熱工控制由獨立的部件完成，結構復雜、成本高昂的缺陷，從而提供一種高效、成本較低的控制系統。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于槽式光熱電站的槽式聚光器控制系統，用于對槽式光熱電站的鏡場中的槽式聚光器裝置4進行控制，包括總控模塊1以及槽式聚光器控制器3；其中，

所述的總控模塊1用于控制和管理鏡場中所有的槽式聚光器裝置4；

所述的槽式聚光器控制器3至少有一臺，每一臺槽式聚光器控制器3根據所述總控模塊1所發出的控制命令控制一臺所述的槽式聚光器裝置4。

上述技術方案中，還包括數據存儲模塊2；所述數據存儲模塊2用于記錄和存儲槽式聚光器裝置的數據信息。

上述技術方案中，所述的總控模塊1包括跟蹤控制單元、熱工監控單元；其中，

所述的跟蹤控制單元控制槽式聚光器的定日跟蹤，用戶通過所述跟蹤控制單元命令鏡場中所有的或者指定的一臺到多臺槽式聚光器裝置開始定日跟蹤或者結束定日跟蹤，或者用戶通過所述跟蹤控制單元對某一臺槽式聚光器進行遠程手動控制；

所述的熱工監控單元監控槽式聚光器裝置中的集熱器的包括溫度、導熱介質流量、集熱管壓力在內的熱工數據，計算和顯示每個槽式聚光器裝置單獨的以及鏡場總計的熱功率。

上述技術方案中，所述的槽式聚光器控制器3包括控制單元24、通訊器25；其中，

所述的通訊器25連接到所述的控制單元24，所述通訊器25從所述的總控模塊1接收控制命令，并將所接收到的命令發送給所述的控制單元24；