[發(fā)明專利]塔式太陽能熱發(fā)電廠定日鏡場控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310102726.1
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103217957A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 仇韜;畢建惠;孟曉偉;王芙蓉;魯齊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塔式太陽能熱發(fā)電定日鏡領(lǐng)域，具體涉及塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的大規(guī)模定日鏡場控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)利用定日鏡跟蹤太陽，使其反射光能夠精確地投射到置于接收塔頂部的吸熱器換熱面上，吸熱器將太陽光能轉(zhuǎn)變成熱能并加熱盤管內(nèi)流動著的介質(zhì)（水或其它流體）產(chǎn)生中高溫蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。目前已建成的八達(dá)嶺塔式太陽能實驗電站為國內(nèi)已投產(chǎn)的最大規(guī)模塔式太陽能熱發(fā)電站，裝機容量1MW，全廠共設(shè)置一百多面定日鏡，該工程定日鏡鏡場投資額占整個電廠投資92%，成本過于昂貴，且控制系統(tǒng)效率不高，極大的制約了該技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用前景。因此現(xiàn)階段在我國推進太陽能定日鏡鏡場建設(shè)高性價比和大規(guī)模利用技術(shù)的研究與創(chuàng)新，對于實施能源戰(zhàn)略和完善能源結(jié)構(gòu)具有深遠(yuǎn)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、能夠真正實現(xiàn)商業(yè)化的塔式太陽能熱發(fā)電廠定日鏡場控制系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

塔式太陽能熱發(fā)電廠定日鏡場控制系統(tǒng)，包括若干上位機、若干定日鏡行控制器、若干定日鏡組控制器、若干定日鏡控制器和若干定日鏡；若干定日鏡呈多行排布，每行分成若干組組，每組包括若干定日鏡；每行定日鏡對應(yīng)設(shè)置一個定日鏡行控制器，每組定日鏡對應(yīng)設(shè)置一個定日鏡組控制器，每個定日鏡對應(yīng)一個定日鏡控制器；上位機連接所有定日鏡行控制器，定日鏡行控制器連接對應(yīng)行內(nèi)的多個定日鏡組控制器，定日鏡組控制器連接對應(yīng)組內(nèi)的多個定日鏡控制器，每個定日鏡控制器連接一個對應(yīng)定日鏡；定日鏡上安裝有高度軸步進電機和方位軸步進電機，所述定日鏡控制器連接對應(yīng)定日鏡的高度軸步進電機和方位軸步進電機。

本發(fā)明進一步的改進在于：定日鏡的高度軸和方位軸上安裝有霍爾開關(guān)傳感器。

本發(fā)明進一步的改進在于：所述定日鏡控制器為單片機。

本發(fā)明進一步的改進在于：所述定日鏡組控制器采用非冗余配置的DCS控制器或中小型PLC。

本發(fā)明進一步的改進在于：定日鏡行控制器采用冗余配置的DCS控制器或大型PLC。

本發(fā)明進一步的改進在于：所述上位機連接定日鏡運算服務(wù)器、太陽方位運算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、監(jiān)控采集設(shè)備、GPS和氣象參數(shù)測量設(shè)備。

本發(fā)明進一步的改進在于：定日鏡運算服務(wù)器用于計算出鏡場中每面定日鏡當(dāng)天內(nèi)每個控制時刻的定日鏡聚光數(shù)據(jù)，并將該定日鏡聚光數(shù)據(jù)存儲在存儲服務(wù)器中；上位機從存儲服務(wù)器中獲取定日鏡聚光數(shù)據(jù)向定日鏡行控制器下發(fā)定日鏡控制指令。

本發(fā)明進一步的改進在于：在高度軸步進電機和方位軸步進電機安裝前，采用光電編碼器對定日鏡負(fù)載情況下的高度軸步進電機和方位軸步進電機提前進行檢測，只有達(dá)到設(shè)計的精度要求時才進行安裝。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提出了適用于數(shù)量規(guī)模達(dá)到幾萬面的定日鏡鏡場控制系統(tǒng)，可以優(yōu)化整個控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、減小網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)負(fù)荷、大幅降低控制系統(tǒng)建造成本，能很好的滿足大規(guī)模定日鏡的高精度控制，最大程度的體現(xiàn)控制分散、管理集中的原則，具有高可靠性和可用性，可用于建造50MW以上的商業(yè)化塔式太陽能熱發(fā)電機組。將整個鏡場大量定日鏡從整體到局部實現(xiàn)分層控制，可大面積減少控制器數(shù)量；使用低成本單片機控制單面定日鏡，能有效的降低控制成本；將控制策略置于鏡場上位機內(nèi)，降低控制器運算負(fù)荷，減小網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)量；對定日鏡步進電機提前檢測，以取代在每面定日鏡安裝編碼器，降低成本；在定日鏡轉(zhuǎn)軸上安裝霍爾開關(guān)傳感器，可用于檢測定日鏡是否調(diào)整在固定位置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明塔式太陽能熱發(fā)電廠定日鏡場控制系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式：

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

商業(yè)化塔式太陽能熱發(fā)電機組中，定日鏡場的定日鏡數(shù)量可達(dá)到幾萬面之多，為了實現(xiàn)聚光過程，每面定日鏡在不同時刻都要控制其獨立的跟蹤位置和聚光角度。如果每面定日鏡獨立自主控制，需要使用幾萬臺運算性能較好的控制器，使整個鏡場控制系統(tǒng)建造成本急劇上升。同時，大量控制指令若由控制上位機直接下發(fā)定日鏡控制器，會超過網(wǎng)絡(luò)通信傳輸承受能力，造成數(shù)據(jù)擁塞、丟失等嚴(yán)重后果。因此，本發(fā)明按照控制分散、管理集中的原則，提出分布式驅(qū)動調(diào)度的集群控制方式來控制定日鏡鏡場。