[发明专利]塔式太阳能热发电厂定日镜场控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电定日镜领域，具体涉及塔式太阳能热发电系统中的大规模定日镜场控制系统。

背景技术

塔式太阳能热发电技术利用定日镜跟踪太阳，使其反射光能够精确地投射到置于接收塔顶部的吸热器换热面上，吸热器将太阳光能转变成热能并加热盘管内流动着的介质（水或其它流体）产生中高温蒸汽驱动汽轮发电机组发电。目前已建成的八达岭塔式太阳能实验电站为国内已投产的最大规模塔式太阳能热发电站，装机容量1MW，全厂共设置一百多面定日镜，该工程定日镜镜场投资额占整个电厂投资92%，成本过于昂贵，且控制系统效率不高，极大的制约了该技术商业化应用前景。因此现阶段在我国推进太阳能定日镜镜场建设高性价比和大规模利用技术的研究与创新，对于实施能源战略和完善能源结构具有深远意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、能够真正实现商业化的塔式太阳能热发电厂定日镜场控制系统。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案予以实现的：

塔式太阳能热发电厂定日镜场控制系统，包括若干上位机、若干定日镜行控制器、若干定日镜组控制器、若干定日镜控制器和若干定日镜；若干定日镜呈多行排布，每行分成若干组组，每组包括若干定日镜；每行定日镜对应设置一个定日镜行控制器，每组定日镜对应设置一个定日镜组控制器，每个定日镜对应一个定日镜控制器；上位机连接所有定日镜行控制器，定日镜行控制器连接对应行内的多个定日镜组控制器，定日镜组控制器连接对应组内的多个定日镜控制器，每个定日镜控制器连接一个对应定日镜；定日镜上安装有高度轴步进电机和方位轴步进电机，所述定日镜控制器连接对应定日镜的高度轴步进电机和方位轴步进电机。

本发明进一步的改进在于：定日镜的高度轴和方位轴上安装有霍尔开关传感器。

本发明进一步的改进在于：所述定日镜控制器为单片机。

本发明进一步的改进在于：所述定日镜组控制器采用非冗余配置的DCS控制器或中小型PLC。

本发明进一步的改进在于：定日镜行控制器采用冗余配置的DCS控制器或大型PLC。

本发明进一步的改进在于：所述上位机连接定日镜运算服务器、太阳方位运算服务器、存储服务器、监控采集设备、GPS和气象参数测量设备。

本发明进一步的改进在于：定日镜运算服务器用于计算出镜场中每面定日镜当天内每个控制时刻的定日镜聚光数据，并将该定日镜聚光数据存储在存储服务器中；上位机从存储服务器中获取定日镜聚光数据向定日镜行控制器下发定日镜控制指令。

本发明进一步的改进在于：在高度轴步进电机和方位轴步进电机安装前，采用光电编码器对定日镜负载情况下的高度轴步进电机和方位轴步进电机提前进行检测，只有达到设计的精度要求时才进行安装。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明提出了适用于数量规模达到几万面的定日镜镜场控制系统，可以优化整个控制网络结构、减小网络数据负荷、大幅降低控制系统建造成本，能很好的满足大规模定日镜的高精度控制，最大程度的体现控制分散、管理集中的原则，具有高可靠性和可用性，可用于建造50MW以上的商业化塔式太阳能热发电机组。将整个镜场大量定日镜从整体到局部实现分层控制，可大面积减少控制器数量；使用低成本单片机控制单面定日镜，能有效的降低控制成本；将控制策略置于镜场上位机内，降低控制器运算负荷，减小网络通讯数据量；对定日镜步进电机提前检测，以取代在每面定日镜安装编码器，降低成本；在定日镜转轴上安装霍尔开关传感器，可用于检测定日镜是否调整在固定位置。

附图说明

图1是本发明塔式太阳能热发电厂定日镜场控制系统示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

商业化塔式太阳能热发电机组中，定日镜场的定日镜数量可达到几万面之多，为了实现聚光过程，每面定日镜在不同时刻都要控制其独立的跟踪位置和聚光角度。如果每面定日镜独立自主控制，需要使用几万台运算性能较好的控制器，使整个镜场控制系统建造成本急剧上升。同时，大量控制指令若由控制上位机直接下发定日镜控制器，会超过网络通信传输承受能力，造成数据拥塞、丢失等严重后果。因此，本发明按照控制分散、管理集中的原则，提出分布式驱动调度的集群控制方式来控制定日镜镜场。