[发明专利]群组控制太阳能高温热发电集热控制系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热发电集热控制技术领域，具体涉及一种群组控制太阳能高温热发电集热控制系统。

背景技术

太阳能主要有两种利用途径：一种是通过光电池把太阳辐射转化为电能，常见的利用途径是太阳能光伏电池；第二种是通过太阳能集热器把太阳能辐射转化为热能，最简单的就是居家使用的屋顶太阳能热水器；利用太阳热能发电目前已成为国内外研究的一个重点领域，其原理是通过聚光装置把太阳光线聚集在装有某种液体的管道或容器里，借助太阳热能，液体被加热到一定温度，产生蒸汽，然后驱动蒸汽涡轮机发电，热能转化为电能。这种发电方式被人们称为太阳能热发电。太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电，与传统发电站不一样的是，它们是通过聚集太阳辐射获得热能，将热能转化成高温蒸汽驱动蒸汽轮机来发电的。由于太阳能热发电需要充足的太阳直接辐射，才能保持一定的发电能力，因此沙漠戈壁是最理想的建厂选址地区。与传统的电厂相比，太阳能热电厂具有两大优势：整个发电过程清洁，没有任何碳排放；利用的是太阳能，无需任何燃料成本。太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比电池储存电能的成本低很多。

当前，太阳能热发电按照太阳能采集方式的不同，可以分为太阳能槽式发电、太阳能塔式热发电和太阳能碟式热发电三种。槽式发电是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内的传热工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电；塔式热发电是利用众多的定日镜，将太阳热辐射反射到置于高塔顶部的汇聚镜后，再反射到高温集热器上，加热工质产生过热蒸汽，或者直接加热集热器中的水产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电；碟式热发电是利用曲面聚光反射镜，将入射阳光聚集在焦点处，在焦点处直接放置斯特林发动机发电，由于槽式发电的运行温度只能达到400℃，即只能停留在中温阶段，碟式热发电的商业化的可行性需要证实，处于实验阶段，而塔式热发电的运行温度能超过1000℃，可以高温蓄热，且热效率和利用率均较高，所以现在较多采用的是塔式太阳能热发电的方式。塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜，即定日镜，将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央接收器上，接收器一般可以收集100兆瓦的辐射功率，产生1100℃的高温。

目前已建成的位于延庆的八达岭塔式太阳能热发电实验电站，是我国已投产的最大规模的塔式太阳能热发电站，热发电实验基地占地208亩，装机容量1兆瓦，集热塔高119米，共设置一百多面定日镜，控制系统的优劣，极大的制约了该项技术的镜场规模及商业应用。另外，塔式太阳能热发电控制系统中，定日镜跟踪控制装置设计的是否合理至关重要，因为只有这样才能使得所有定日镜都能将太阳光全部反射到集热器，但是现有的定日镜跟踪控制技术大多采用定日镜单镜光跟踪控制方式或群镜时控跟踪方式，这些方法当用于大规模镜场时，或造成成本高，或造成跟踪精度差、热效率低，更大的问题是管理维护成本过高，检测维修困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种群组控制太阳能高温热发电集热控制系统，以解决现有技术中的控制系统在镜场规模扩大时，产生的跟踪精度变差、管理维护困难和综合成本过高的问题。

本发明的控制系统主要包括若干基准桩、若干从动镜群组、用于汇聚从动镜镜场反射阳光的汇聚镜，上位机控制器实时接收基准桩上传的跟踪激光角度信息，并分配传输至被控群组从动镜，从动镜群组实时跟踪阳光并反射阳光至汇聚镜，同时，各从动镜群组将角度信息反馈至上位机控制器。解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的基准桩主要包括阳光传感器、阳光传感器云台、阳光传感器云台步进电机组；跟踪激光器、跟踪激光器云台、跟踪激光器云台步进电机组；校准反射光路的扫描式激光传感器及驱动电机；基准桩至汇聚镜定位导向的导向激光器；基准桩控制箱。所述的上位机控制器包括上位机可编程控制器、集热控制系统软件、总控计算机和用于信号、电力传输的传输光、电缆；所述的从动镜包括从动镜镜面、从动镜云台、从动镜云台步进电机组及用于控制从动镜定日运行的从动镜控制箱。

本发明进一步的改进在于：上述的扫描式激光传感器为平行校正式激光传感器。

本发明进一步的改进在于：所述的基准桩控制箱(4)设计为单片机控制实时光跟踪系统。

本发明进一步的改进在于：上述的基准桩控制箱还设置有随地球公转自动跟踪阳光的时间控制系统。整个系统正常工作的过程为：以随地球公转自动跟踪阳光的时间控制系统为主，定时插入实时光跟踪控制。