太陽能光熱發(fā)電控制技術研究

1、太陽能光熱發(fā)電控制技術研究 摘 要 隨著環(huán)境污染和資源浪費問題的日益突出，新能源的重要性已越來越明顯。太陽能作為新能源家族中的代表能源已廣泛成為人們所利用的對象。本文介紹了太陽能光熱發(fā)電的現狀、特點及，說明太陽能光熱發(fā)電具有良好的應用前景。 關鍵詞 太陽能；新能源；光熱發(fā)電 中圖分類號x3 文獻標識碼a 文章編號 1674-6708（2014）122-0119-03 abstract as environmental pollution and resource waste becoming increasingly obvious， the importance of the new ene

2、rgy has been more and more apparent. as a representative of the new energy， solar energy has been widely used. this paper introduced the current situation and characteristics of solar-thermal power generation， which means solar-thermal power generation has a good application prospect. keyword solar

3、energy； new energy； solar-thermal power generation 1太陽能發(fā)電系統(tǒng) 1.1 太陽能簡介 太陽能（solar）（圖1）是太陽內部連續(xù)不斷的核聚變反應過程產生的能量，是各種可再生能源中最重要的基本能源，也是人類可利用的最豐富的能源。太陽每年投射到地面上的輻射能高達1.051018千瓦時，相當于1.3106億噸標準煤，大約為全世界目前一年能耗的一萬多倍。按目前太陽的質量消耗速率計，可維持61010年，可以說它是“取之不盡，用之不竭”的能源1。 地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、

4、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。太陽能既是一次能源，又是可再生能源2。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。 1.2太陽能光熱發(fā)電 現代的太陽能科技可以將陽光聚合，并運用其能量產生熱水、蒸汽和電力。集熱式太陽能（solar thermal）。原理是將鏡子反射的太陽光，聚焦在一條叫接收器的玻璃管上（圖2），而該中空的玻璃管可以讓油流過。從鏡子反射的太陽光（圖3）會令管子內的油升溫，產生蒸氣，再由蒸氣推動輪機發(fā)電。 除了運用適當的科技來收集太陽能外，建筑物亦可利

5、用太陽的光和熱能，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。在適當地點，太陽能的長期使用成本已經接近甚至低于傳統(tǒng)的化石燃料2。 2太陽能光熱發(fā)電控制技術 2.1 太陽能光熱發(fā)電控制系統(tǒng)的現狀及特點 對于太陽能熱發(fā)電控制系統(tǒng)來說，發(fā)電控制系統(tǒng)的特點類似或者等同常規(guī)火力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)，以下就常規(guī)火電機組分散控制系統(tǒng)敘述太陽能熱發(fā)電發(fā)電島控制系統(tǒng)的發(fā)展現狀和特點3。 基于系統(tǒng)結構及控制模型，設計合理的控制系統(tǒng)，給出參數整定方法，在機組穩(wěn)定運行及按電網負荷要求變負荷運行時，使機組參數運行在合理范圍之內，不發(fā)生超溫超壓、跳機等故障，是火電機組自動化控制

6、系統(tǒng)的主要目標之一?；鹆Πl(fā)電機組熱力系統(tǒng)復雜，設置了較多的熱工保護項目。在非正常情況下，實現機組的安全停機，以避免因操作失誤而造成重大設備損壞。另外，為了實現機組及設備的有序啟停，還設置了若干順序控制回路。典型的火電機組控制系統(tǒng)有：機爐soe、鍋爐保護、爐前油系統(tǒng)、密封風、火檢冷卻風系統(tǒng)、微油點火系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)及其火檢、燃油及其火檢系統(tǒng)、協調系統(tǒng)、給水主控系統(tǒng)、燃燒主控、送分、引風、一次風系統(tǒng)、過熱汽溫、再熱汽溫系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、鍋爐啟動系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、汽輪機本體系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、回熱加熱系統(tǒng)、發(fā)電機冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、發(fā)變組、勵磁系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、小汽機系統(tǒng)、輔助車間系統(tǒng)等。

7、 火電機組自動化裝置主要為分散控制系統(tǒng)dcs編程邏輯控制器plc。dcs一般用于主機控制，plc一般用于輔助車間控制，如輸煤控制、化學水處理控制等。集散控制系統(tǒng)雖然種類眾多，但最基本的集散控制系統(tǒng)一般具有如圖所示的結構。其中控制器（或稱現場控制站、過程控制站、分布處理單元等）屬于分散控制部分，與現場儀表相連；工程師站、操作員站、服務器屬于操作管理部分。分散控制部分和操作管理部分通過計算機網絡連接成一個整體。集散控制系統(tǒng)通過開放的網絡接口與其它系統(tǒng)相連。圖4為dcs一般的結構。 2.2太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)電站運行方式 2.2.1普通清晨啟動 各區(qū)域定日鏡處于各自自然朝向位置，并沒處在如圖4所示的待

8、機狀態(tài)（standby，即各區(qū)域定日鏡的聚焦光線分別定位于空中數點），此時的全廠啟動運行稱為“普通清晨啟動”，其啟動過程中各模塊的基本邏輯判斷順序如圖6所示4。 2.2.2冷啟動 在全廠啟動運行過程中，吸熱器由于熱損失影響，啟動時的狀態(tài)參數與周圍環(huán)境相應，定日鏡場在前一次運行之后，處于如圖5所示的待機狀態(tài)，此類運行稱為全廠“冷啟動”。其各模塊運行的邏輯順序除了鏡場是從待機狀態(tài)而非自然朝向狀態(tài)啟動外，其余都與普通清晨啟動相同。 2.2.3熱啟動 由于某些原因比如輻照、大風等導致吸熱器和汽輪機解耦運行時，某些帶有隔離門的吸熱器，可以保持內部蓄有一定壓強和溫度的蒸汽，當輻照、風速等外界條件變化，使得

9、吸熱器滿足再次運行時的啟動稱為“熱啟動”，此時將能在較短時間內達到額定運行狀況，具體視吸熱器設計而定。此類啟動時除了鏡場位于待機狀態(tài)而非自然朝向狀態(tài)啟動、及蒸汽參數能較快達到額定值而減少旁路流通外，其余與圖6基本相同。 2.2.4正常運行 當啟動完成后，在外界條件沒有劇變影響的條件下，全廠處于正常運行狀態(tài)，全廠的發(fā)電功率與輻照變化存在直接關聯。 2.2.5云遮運行 當投射到吸熱器表面的輻照強度低于吸熱器設計的下限達到n個（由具體設計決定）時間步長后，定日鏡場開始啟動偏轉到待機狀態(tài)的程序；由此導致當汽輪機進汽壓強低于設定值時（為了確保與電網持續(xù)聯接，該設定值越小越好），在儲能充足的條件下，由儲能

10、系統(tǒng)自動產生蒸汽供給汽輪機。若在定日鏡場完全偏轉前輻照強度恢復，則重新將定日鏡從當前位置投射聚焦到吸熱器表面運行。該過程的基本邏輯判斷如圖7所示。 2.2.6晚間關停 當傍晚投射到吸熱器表面的聚光輻照強度低于設計下限值時，自動啟動鏡場從聚焦吸熱器的位置偏轉到待機狀態(tài)的程序，控制調壓和調溫裝置來減小汽輪機所帶負載，最后將發(fā)電機組與電網解裂。 2.2.7事故應急運行 事故主要來源于吸熱器及鏡場兩個方面：吸熱器的故障主要發(fā)生在給水系統(tǒng)，比如給水泵失靈、管路出現機械或電氣故障，此時由于吸熱器表面仍有很強聚光分布，所以在啟動定日鏡場偏轉的同時必須啟用噴水減溫系統(tǒng)，并開啟吸熱器的安全閥。鏡場的故障通常來自于通訊或供電中斷，此時必須啟用備用電源偏置定日鏡到待機位置，如圖8所示。 3結論 本文就太陽能光熱發(fā)電控制技術的現狀及特點給出了詳細的介紹，并對太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)電站的運行方式做出了相關解釋。針對如今嚴重的環(huán)境污染，太陽能作為新能源中最受青睞的綠色能源，不僅可以緩解環(huán)境污染的問題，同時也帶來了很大的商機。 參考文獻 1黎兆林.太陽能發(fā)電及其展望j.研究與探討，31-