[发明专利]用于塔式太阳能热电站的定日镜分区控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种分区控制系统，特别涉及用于塔式太阳能热电站的定日镜分区控制系统。

背景技术

太阳能热发电技术(英文名Concentrating Solar Power，简称CSP)利用大面积的镜面将太阳辐射能量反射到集热器上，集热器将太阳辐射能转换成热能，并通过热力循环过程进行发电。作为太阳能大规模发电的重要方式，太阳能热发电具有一系列明显优点。首先，其全生命周期的碳排放量非常低，根据国外研究仅有18g/kWh。另外，该技术在现有太阳能发电技术中成本最低，更易于迅速实现大规模产业化。此外，太阳能热发电还具有非常强的与现有火电站及电网系统的相容性优势。

太阳能热发电技术主要有以下四种：槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电、碟式太阳能热发电和菲涅尔式太阳能热发电。

塔式太阳能热发电系统采用多个平面反射镜来会聚太阳光，这些平面反射镜称为定日镜。许多定日镜分布在塔的周围，组成庞大的定日镜场，同时把太阳光反射到接收器上，接收器安装在高塔上，其聚光面积非常大，也可以把它看成一个庞大的成像聚光太阳能集热器，所以塔式太阳能集热装置聚光比很高，接收器工作温度可以达千度以上。相比上述其他三种光热发电技术，塔式太阳能热发电不需要长距离管道传输系统，热能损失减小，系统效率高，同时便于储存热量。塔式的工作介质可用空气、水或水蒸气以及熔盐等。

定日镜装置是塔式太阳能热发电技术的重要部件，由定日镜镜面、驱动装置、控制模块和支架等结构组成，用于将太阳光反射聚焦到吸热塔的集热器上。为使太阳辐射能量集中于集热器上的中心点，要求定日镜具备高反射率和高定日精度，这需要有定日镜控制系统实现对定日镜的定日跟踪进行高精度的监测和控制。例如，申请号为200920149305.3、名称为《一种定日镜自动控制系统》的中国专利申请中公开了一种定日镜自动控制系统，包括上位机和与之相连并通过其控制的PLC可编程序控制器，控制定日镜在俯仰方向和方位方向上进行双轴转动及移动。

目前，在建或已建的大规模塔式太阳能热发电电站的发电能力均已达到10MW级以上。比如，2009年投入使用的西班牙PS20电站具有20MW的发电能力，装备1,255台定日镜，每一台定日镜的镜面面积达120平方米。而美国在建的世界上最大塔式电站ISEGS设计装机容量高达392MW，占地14.6平方公里，将安装多达173,000台定日镜，将阳光聚焦到一个大约137米高的太阳能塔上。

在这些大规模塔式电站中，要精确控制每台定日镜，需要对每台定日镜的跟踪状态和数据进行大量的实时通信和计算，例如每台定日镜的定日跟踪状态、目标点位置、电机故障信息等实时信息。只有同时实现对这些数量众多的定日镜的精确控制，保证整个系统的实时性和精确性，才能确保塔式电站的长时间稳定运行，这就对定日镜控制系统提出了很高的要求。但相应的，这也会推高定日镜控制系统的成本。

同时，大规模塔式电站的镜场设计和布置也日趋复杂，某些塔式电站甚至会采用多塔结构，也要求有支持类似复杂结构的定日镜控制系统。

在保证定日镜控制系统基本功能得以实现的基础上，如何降低成本已经成为光热发电领域一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前塔式光热电站定日镜跟踪控制技术的一些不足之处，提供一种低成本、可靠、高效的塔式光热电站定日镜分区控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于塔式太阳能热电站的定日镜分区控制系统，用于对塔式太阳能热电站的镜场中的定日镜装置5进行分区控制，包括主控机1、区控机3以及定日镜控制器4；其中，

所述的主控机1用于控制和管理镜场中所有的定日镜装置5；

所述的区控机3至少有一台，每一台区控机3根据所述的主控机1所发出的控制命令控制所在分区下所有的定日镜控制器4；

所述的定日镜控制器4至少有一台，每台定日镜装置5配置一台定日镜控制器4，定日镜控制器4根据所述的区控机3所发出的控制命令控制定日镜装置5。

上述技术方案中，还包括数据存储2；所述的数据存储2用于记录和存储有关定日镜装置5的数据信息。

上述技术方案中，所述的主控机1包括定日镜跟踪控制模块、定日镜管理模块、分区管理模块和系统管理模块等；其中，

所述的定日镜跟踪控制模块用于控制定日镜装置5的对日跟踪，能够支持自动控制和手动控制；

所述的定日镜管理模块用于对定日镜装置5进行单独管理，包括时间同步、将定日镜装置5归位以及清洗定日镜装置5在内的维护操作；