[发明专利]用于槽式光热电站的槽式聚光器控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光热发电领域，特别涉及用于槽式光热电站的槽式聚光器控制系统及其控制方法。

背景技术

太阳能光热发电技术(英文名Concentrating Solar Power，简称CSP)利用聚光器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，太阳能光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。其次，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。最后，太阳能光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。

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

目前，在上述的太阳能光热发电技术中，槽式聚光热发电技术最为成熟，应用最为广泛。槽式聚光热发电系统是通过抛物面槽式聚光镜面将太阳光汇聚在焦线上，在焦线上安装管状集热器，以吸收聚焦后的太阳辐射能。管内的流体被加热后，流经换热器加热水产生蒸汽，借助于蒸汽动力循环来发电。该系统采用一维跟踪模式跟踪太阳连续运转，跟踪简易，且光学效率较高，流体工作温度可达400℃，能够满足发电的需要。

由槽式聚光热发电系统的上述工作原理可以看出，槽式聚光热发电系统要获得最好的发电效能，系统中的槽式聚光器在工作时应当时刻与太阳处于一个最合适的角度，由于太阳的位置会随着时间发生变化，因此槽式聚光热发电系统中的控制部分应当控制槽式聚光器实现定日跟踪。按照被控制量对控制量是否存在着反馈，现有的槽式聚光器的定日跟踪方式可分为闭环、开环和开闭环混合控制方式。目前有许多研究和专利描述了不同的跟踪控制方法与系统。例如，作为参考文献1的美国专利“US 2011/0168161A1，《Solar Trough Field System》”提到一种使用太阳传感器调整中央步进电机来实现槽式聚光器定日跟踪的控制系统。这一定日跟踪控制系统利用安装在槽式聚光器上的太阳辐射传感器来捕捉太阳当前的位置，然后控制槽式聚光器以对准太阳当前的位置。该系统的缺陷是需要在槽式聚光器上专门安装太阳辐射传感器，太阳辐射传感器价格不菲，而槽式聚光热发电系统中需要成百上千个槽式聚光器，因此此类控制系统成本较高，不利于槽式聚光热发电系统的推广。

槽式聚光热发电系统要获得最好的发电效能，除了要做定日跟踪外，还需要保持槽式聚光器中的集热管工作在理想温度，对集热管工作温度的调节也被称为热工控制，用于实现热工控制的系统被称为热工控制系统。定日跟踪与热工控制是两个紧密联系的过程，在定日跟踪的过程中时刻需要做热工控制操作，但在现有技术中，定日跟踪与热工控制分别由定日跟踪控制系统与热工控制系统完成，这两套控制系统相互独立，由不同的软硬件分别实现，结构复杂，成本高昂，不利于槽式聚光热发电系统的推广，而且相互之间不易配合，容易发生故障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的槽式聚光器控制系统对定日跟踪与热工控制由独立的部件完成，结构复杂、成本高昂的缺陷，从而提供一种高效、成本较低的控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于槽式光热电站的槽式聚光器控制系统，用于对槽式光热电站的镜场中的槽式聚光器装置4进行控制，包括总控模块1以及槽式聚光器控制器3；其中，

所述的总控模块1用于控制和管理镜场中所有的槽式聚光器装置4；

所述的槽式聚光器控制器3至少有一台，每一台槽式聚光器控制器3根据所述总控模块1所发出的控制命令控制一台所述的槽式聚光器装置4。

上述技术方案中，还包括数据存储模块2；所述数据存储模块2用于记录和存储槽式聚光器装置的数据信息。

上述技术方案中，所述的总控模块1包括跟踪控制单元、热工监控单元；其中，

所述的跟踪控制单元控制槽式聚光器的定日跟踪，用户通过所述跟踪控制单元命令镜场中所有的或者指定的一台到多台槽式聚光器装置开始定日跟踪或者结束定日跟踪，或者用户通过所述跟踪控制单元对某一台槽式聚光器进行远程手动控制；

所述的热工监控单元监控槽式聚光器装置中的集热器的包括温度、导热介质流量、集热管压力在内的热工数据，计算和显示每个槽式聚光器装置单独的以及镜场总计的热功率。

上述技术方案中，所述的槽式聚光器控制器3包括控制单元24、通讯器25；其中，

所述的通讯器25连接到所述的控制单元24，所述通讯器25从所述的总控模块1接收控制命令，并将所接收到的命令发送给所述的控制单元24；