太阳能热发电系列文章_6_聚光太阳能热发电的控制系统

2006年 第6期 太阳能热发电系列文章(6) 聚光太阳能热发电的控制系统 图1槽式太阳能热发电主控系统简图 外部网络端口 服务器 网络连接设备 蒸汽轮 机蒸汽 锅炉监 测控制 电力参 数监测 并网控 制 环境气 象参数 数据采 集 视频 监控 蓄热孜 系统控 制/辅 助能源 控制 集热传 热回路 监测控 制 抛物镜 镜场跟 踪监测 控制 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 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 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 1 主控系统的功能 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 等。 2 主控系统组成 以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 助能源控制、蒸汽轮机和蒸汽锅炉监测控制、电力参 数监测与并网控制、环境气象数据采集、视频监控以 及实时信息处理(报表生成、打印或者上传)等几大 部分组成,如图1所示。 3 主控系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 重点考虑因素 主控系统设计时需要考虑的因素很多,这里仅 列出必须考虑的几点: (1)根据发电规模和技术路线提出主控总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ; (2)明确各子系统控制要求与热力学过程控制模 型; (3)系统启动、停止、正常运行时的运行方案与 控制策略; (4)环境气象条件变化运行方案与参数控制策略; (5)电力负载突变时的运行方案与控制策略; (6)故障分析、处理 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ; (7)抛物镜控制运行方案; (8)系统监控网络布置和数据交换协议。 4 主控室的设计 太阳能热电站控制过程高度自动化,一般主控 室只设1人值班。主控室设计时应首先考虑安全,避 孙利国 张耀明 王 军 张文进 刘晓晖 30 2006年 第6期 图3 SolarTwo的定日镜控制系统 定日镜跟踪 监测控制计算机 网络连接设备 64个场地控制器 ⋯⋯ 共1926台定日镜每台场地控制器控制32台定日镜的微处理器 免操作人员被聚焦的高温光斑灼伤等安全事故;其 次考虑通信、操作和维护方便,故应靠近电站的重要 设备,并能够通过窗口观测镜场、蒸汽轮机等。Solar Two塔式太阳能热电站主控室布置图和实地照片如 图2所示。 5 我国首座“70kW 塔式太阳能热发电系统”主控 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“70kW 塔式太阳能热发电系统”于2005年10月底在南京 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、 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 制)、定日镜控制、电力参数监测、冷却系统控制、燃 气系统监测、视频监控及环境气象参数监测等,可以 通过网络进行远程监测控制。 二 自动跟踪太阳控制 为使聚光器在不同的季节、不同的日照时间都 能够最大效率地采集太阳辐射能量,要求聚光器始 终与太阳保持一个最佳的角度,因此必须采用自动 跟踪太阳系统。根据太阳能热发电系统的不同,所采 用的聚光器的结构形式和自动跟踪太阳的控制方式 也不一样。一般来说,塔式太阳能热发电定日镜和碟 式旋转抛物面聚光镜采用双轴跟踪方式,槽式抛物 面聚光镜采用单轴跟踪方式。 控制方式有程序控制、传感器控制、程序和传感 器联合控制三种形式。程序控制方式就是按照太阳 运行规律计算聚光镜的位置,控制机械机构运动,但 由于机构加工精度等原因存在积累误差,需要定期 校正。传感器控制跟踪方式的优点是能够实时测量 太阳光的方向,经电路处理后控制机械机构运行,但 是传感器控制跟踪方式一个难以克服的缺点是在多 云、阴雨天气中找不到太阳的正确位置,需要人工干 预。程序和传感器联合控制则是集中二者的优点,程 序计算聚光镜位置,传感器进行校正,避免累积误 差。现在越来越多地采用联合控制的方式。另外近年 来 AbrahamKribus等人提出了采用图像方法处理 来实现定日镜跟踪定位的方法。 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So- larTwo共安装定日镜1926台,环塔360°布置在四个 象限,定日镜跟踪装置配有2台主机,其中1台运行, 1台备用。如图3所示,1台主机管理64个场地控制 器,每个场地控制器控制32台定日镜的微处理器。 塔式太阳能热发电系统中采用的聚光器聚集的 光斑始终落在接收器的范围内,但它并不正对太阳, 其法线与太阳光成一个有规律的夹角,它的自动跟 踪太阳程序除与当地的经纬度和时间密切相关外, 还与其在镜场中的位置有关。定日镜的控制一般采 用程序控制,存在积累误差,需要定期校正。南京玻 璃纤维研究院春辉公司研制的定日镜采用程序定位 与传感器校正相结合的技术,实现了无积累误差的 准确定位,并在我国首座70kW塔式太阳能热发电 系统中得到成功应用。该系统共有32台定日镜,分 成7排,采用程序定位与传感器校正联合控制的方 式,使得所有定日镜聚焦的光斑始终集中在接收器 受光口径(约 600mm)内,达到了比较好的定位效 果。定日镜主要通过主控系统进行单台控制或者群 控,也可以通过本地控制器设置。 定日镜控制状态有安置、备用、瞄准、故障四种: 安置:定日镜处于接收不到太阳光或者反射光 图2SolarTwo塔式太阳能热发电站 主控室布置图与实地照片 31 2006年 第6期 财政部、建设部发布 可再生能源建筑应用示范项目评审办法 第一条 为提高可再生能源建筑应用示范项目 (以下简称项目)管理的科学性、公正性,规范项目评 审工作,根据《可再生能源建筑应用专项资金管理暂 行办法》(财建[2006]460号,以下简称管理办法), 制定本办法。 第二条 建设部对各地申报的材料进行登记、 造册,建立项目库,统一管理。 第三条 由财政部、建设部对项目申报材料进 行初步筛选,列入项目库。对有下列情况之一的,不 予列入: 1.项目所采用的技术、设备不具备安全性; 2.提供资料与实际情况不符; 3.不符合所在区域的建筑节能标准; 4.申报手续不完备,申请 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 编写不符合规定; 5.已获得国家可再生能源建筑应用相关的资金 支持; 6.利用可再生能源实行集中供热、供冷但未实 行按用热(冷)量计量收费的项目和城市; 7.不符合管理办法有关规定。 第四条 财政部和建设部联合组织专家,从项 目库中选取一定比例的项目,组织专家进行集中评 审,并对项目示范增投资提出审核意见。 项目主要依据可再生能源建筑应用示范项目申 请报告进行评分,详见《可再生能源建筑应用示范项 目评分表》(附1)(略),评审内容如下: 1.技术先进,是指可再生能源应用技术的先进 性; 2.适用可行,包括实施单位和技术支持单位、运 行维护、施工工艺、产品设备、风险; 3.经济合理,包括增量成本,常规能源替代量、 费效比(增量成本/节能效益); 4.示范推广,包括项目的区域代表性、建筑类型 代表性、其他资源节约措施、后评估保障措施。 第五条 可再生能源建筑应用示范项目评审专 家的组成。 (一)由建设部、财政部共同选择可再生能源建 筑应用、建筑节能、财务、项目管理等方面的专家组 成项目专家库; (二)财政部、建设部从专家库中抽取专家组成 专家评审组。每个专家评审组一般不少于7人,评审 组应包含建筑、土木工程、建筑设备、工程造价等方 面的专家,并指定一名专家组长; (三)评审专家应具有对国家和项目负责的态 度,具有良好的职业道德,坚持原则,独立、客观、公 正地对项目进行评审,评审专家应具有高级专业技 术职务; (四)评审专家如与申报项目存在利益关系或其 他可能影响公正性的关系的,应当申请回避。 第六条 财政部、建设部对评审合格的项目进 行确定后进行公示,公示期十日,如有重大问题,经 查实取消示范资格。 第七条 本办法由财政部、建设部负责解释。 第八条 本办法自印发之日起执行。 二○○六年九月四日 照射到安全方向的位置,一般安置状态是将定日镜 整齐排列; 备用:将定日镜的光斑定位于接收器附近(一般 在塔的东方和上方)以便于快速引向接收器; 瞄准:将定日镜的光斑定位于接收器中心; 故障:表示通信故障或者其它原因导致定日镜 不能使用,提醒检修。 值得一提的是,该系统为了保证安全,避免定日 镜光斑在极端情况下灼伤操作人员或者试验管线 等,在软件和硬件设计中进行了充分考虑,一是为定 日镜准备了UPS备用电源,使定日镜即使在电网故 障时仍然能够安全运行;二是定日镜控制软件在收 到接收器报警、燃气轮机报警、人工紧急按钮等信号 时均将定日镜的光斑迅速移离接收器,保证试验安 全进行。该试验示范工程定日镜控制的研究、运行为 我国今后建设太阳能热发电站打下了坚实的基础。 (参考文献编者略) 作者单位:南京玻璃纤维研究设计院 河海大学 32