群組控制太陽能高溫熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于太陽能熱發(fā)電集熱控制技術領域，具體涉及一種群組控制太陽能高溫熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能主要有兩種利用途徑:一種是通過光電池把太陽輻射轉化為電能，常見的利用途徑是太陽能光伏電池；第二種是通過太陽能集熱器把太陽能輻射轉化為熱能，最簡單的就是居家使用的屋頂太陽能熱水器；利用太陽熱能發(fā)電目前已成為國內外研究的一個重點領域，其原理是通過聚光裝置把太陽光線聚集在裝有某種液體的管道或容器里，借助太陽熱能，液體被加熱到一定溫度，產(chǎn)生蒸汽，然后驅動蒸汽渦輪機發(fā)電，熱能轉化為電能。這種發(fā)電方式被人們稱為太陽能熱發(fā)電。太陽能熱發(fā)電，也叫聚焦型太陽能熱發(fā)電，與傳統(tǒng)發(fā)電站不一樣的是，它們是通過聚集太陽輻射獲得熱能，將熱能轉化成高溫蒸汽驅動蒸汽輪機來發(fā)電的。由于太陽能熱發(fā)電需要充足的太陽直接輻射，才能保持一定的發(fā)電能力，因此沙漠戈壁是最理想的建廠選址地區(qū)。與傳統(tǒng)的電廠相比，太陽能熱電廠具有兩大優(yōu)勢:整個發(fā)電過程清潔，沒有任何碳排放；利用的是太陽能，無需任何燃料成本。太陽能熱發(fā)電還有一大特色，那就是其熱能儲存成本要比電池儲存電能的成本低很多。
[0003]當前，太陽能熱發(fā)電按照太陽能采集方式的不同，可以分為太陽能槽式發(fā)電、太陽能塔式熱發(fā)電和太陽能碟式熱發(fā)電三種。槽式發(fā)電是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內的傳熱工質加熱產(chǎn)生蒸汽，推動常規(guī)汽輪機發(fā)電；塔式熱發(fā)電是利用眾多的定日鏡，將太陽熱輻射反射到置于高塔頂部的匯聚鏡后，再反射到高溫集熱器上，加熱工質產(chǎn)生過熱蒸汽，或者直接加熱集熱器中的水產(chǎn)生過熱蒸汽，驅動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電；碟式熱發(fā)電是利用曲面聚光反射鏡，將入射陽光聚集在焦點處，在焦點處直接放置斯特林發(fā)動機發(fā)電，由于槽式發(fā)電的運行溫度只能達到400°C，即只能停留在中溫階段，碟式熱發(fā)電的商業(yè)化的可行性需要證實，處于實驗階段，而塔式熱發(fā)電的運行溫度能超過100tC，可以高溫蓄熱，且熱效率和利用率均較高，所以現(xiàn)在較多采用的是塔式太陽能熱發(fā)電的方式。塔式太陽能熱發(fā)電是采用大量的定向反射鏡，即定日鏡，將太陽光聚集到一個裝在塔頂?shù)闹醒虢邮掌魃?，接收器一般可以收?00兆瓦的輻射功率，產(chǎn)生1100°C的高溫。
[0004]目前已建成的位于延慶的八達嶺塔式太陽能熱發(fā)電實驗電站，是我國已投產(chǎn)的最大規(guī)模的塔式太陽能熱發(fā)電站，熱發(fā)電實驗基地占地208畝，裝機容量I兆瓦，集熱塔高119米，共設置一百多面定日鏡，控制系統(tǒng)的優(yōu)劣，極大的制約了該項技術的鏡場規(guī)模及商業(yè)應用。另外，塔式太陽能熱發(fā)電控制系統(tǒng)中，定日鏡跟蹤控制裝置設計的是否合理至關重要，因為只有這樣才能使得所有定日鏡都能將太陽光全部反射到集熱器，但是現(xiàn)有的定日鏡跟蹤控制技術大多采用定目鏡單鏡光跟蹤控制方式或群鏡時控跟蹤方式，這些方法當用于大規(guī)模鏡場時，或造成成本高，或造成跟蹤精度差、熱效率低，更大的問題是管理維護成本過高，檢測維修困難。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的是提供一種群組控制太陽能高溫熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中的控制系統(tǒng)在鏡場規(guī)模擴大時，產(chǎn)生的跟蹤精度變差、管理維護困難和綜合成本過高的問題。
[0006]本實用新型的控制系統(tǒng)主要包括若干基準粧、若干從動鏡群組、用于匯聚從動鏡鏡場反射陽光的匯聚鏡，上位機控制器實時接收基準粧上傳的跟蹤激光角度信息，并分配傳輸至被控群組從動鏡，從動鏡群組實時跟蹤陽光并反射陽光至匯聚鏡，同時，各從動鏡群組將角度信息反饋至上位機控制器。解決其技術問題所采用的技術方案是:所述的基準粧主要包括陽光傳感器、陽光傳感器云臺、陽光傳感器云臺步進電機組；跟蹤激光器、跟蹤激光器云臺、跟蹤激光器云臺步進電機組；校準反射光路的掃描式激光傳感器及驅動電機；基準粧至匯聚鏡定位導向的導向激光器；基準粧控制箱。所述的上位機控制器包括上位機可編程控制器、集熱控制系統(tǒng)軟件、總控計算機和用于信號、電力傳輸?shù)膫鬏敼?、電纜；所述的從動鏡包括從動鏡鏡面、從動鏡云臺、從動鏡云臺步進電機組及用于控制從動鏡定日運行的從動鏡控制箱。
[0007]本實用新型進一步的改進在于:上述的掃描式激光傳感器為平行校正式激光傳感器。
[0008]本實用新型進一步的改進在于:所述的基準粧控制箱(4)設計為單片機控制實時光跟蹤系統(tǒng)。
[0009]本實用新型進一步的改進在于:上述的基準粧控制箱還設置有隨地球公轉自動跟蹤陽光的時間控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)正常工作的過程為:以隨地球公轉自動跟蹤陽光的時間控制系統(tǒng)為主，定時插入實時光跟蹤控制。
[0010]本實用新型進一步的改進在于:本系統(tǒng)對于基準粧(I)上傳陽光定位信息，即跟蹤激光器云臺步進電機組旋轉角度信息，上位機控制器(3)處理和傳輸信息，從動鏡接收信息進行控制處理，即從動鏡云臺步進電機組同步跟蹤。另外，各從動鏡將跟蹤信息上傳至上位機控制器(3)，實現(xiàn)從動鏡跟蹤信息反饋。
[0011]相對于現(xiàn)有技術來說，采用本實用新型的積極效果是:
[0012]1、本實用新型能夠判斷基準粧反射的陽光在匯聚鏡上的位置，從而可以據(jù)此調整從動鏡的角度，使得從動鏡的角度更加精確；同時，該控制系統(tǒng)無需在每面定日鏡上安裝跟蹤設備，降低了成本，降低了故障率和維修率；定日鏡的安裝也不需要高精密度，可以大大提高鏡場的安裝速度以及定日鏡的調試速度。
[0013]2、本實用新型的控制系統(tǒng)可以適用于控制數(shù)量規(guī)模達到幾萬面的大型定日鏡鏡場，可以優(yōu)化整個控制網(wǎng)絡結構，能大幅降低控制系統(tǒng)建造成本，很好的滿足大規(guī)模定日鏡的高精度控制，最大程度的體現(xiàn)控制分散、管理集中的原則，具有較高的可靠性和可用性，可以用于建造50兆瓦以上的商業(yè)化塔式太陽能熱發(fā)電機組。
[0014]3、將整個鏡場大量定日鏡由局部基準粧采樣，到分部從動鏡從動，直至整個鏡場跟蹤從動，從整體到局部實現(xiàn)分層控制，可大面積減少控制器數(shù)量；使用低成本單片機控制單面定日鏡，能有效的降低控制成本。
[0015]4、本實用新型的控制系統(tǒng)由上位機控制器，實現(xiàn)了基準粧信息上傳、從動鏡接受信息的集中控制。另外，各從動鏡跟蹤信息可上傳至上位機控制器，實現(xiàn)信息反饋。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型控制系統(tǒng)原理示意圖；
[0017]圖2是本實用新型控制系統(tǒng)整體結構示意圖；
[0018]圖3是本實用新型控制系統(tǒng)的鏡場基準粧位置示意圖；
[0019]圖4是本實用新型控制系統(tǒng)的邏輯框圖；
[0020]圖5是本實用新型控制系統(tǒng)的基準粧系統(tǒng)電原理框圖；
[0021]圖6是本實用新型控制系統(tǒng)的上位機控制器工作原理框圖；
[0022]圖7是本實用新型控制系統(tǒng)的從動鏡工作原理框圖；
[0023]圖中:
[0024]I基準粧、2匯聚鏡、3上位機控制器、4基準粧控制箱、5陽光傳感器、6陽光傳感器云臺、7陽光傳感器云臺步進電機組、8跟蹤激光器、9跟蹤激光器云臺、10跟蹤激光器云臺步進電機組、11掃描式激光傳感器、12掃描式激光傳感器驅動電機、13導向激光器、14從動鏡鏡面、15從動鏡云臺、16從動鏡云臺步進電機組、17從動鏡控制箱、18入射光、19鏡面法線、20反射鏡鏡面、21出射光、22反射塔；以及
[0025]α陽光入射角、β陽光出射角、γ偏轉角。
【具體實施方式】
[0026]為了使本技術領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步更詳細的說明，具體參照圖1至圖7:
[0027]群組控制太陽能高溫熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)，主要包括若干基準粧1，若干從動鏡群組，用于匯聚從動鏡鏡場反射陽光的匯聚鏡2，上位機控制器3實時接收基準粧I上傳的反射鏡出射光角β的角度信息，即跟蹤激光器8的角度信息，并分配傳輸至被控群組從動鏡。基準粧I主要包括基準粧控制箱4、陽光傳感器5、陽光傳感器云臺步進電機組7、跟蹤激光器8、跟蹤激光器云臺步進電機組10、掃描式激光傳感器11、掃描式激光傳感器驅動電機12 ;用于基準粧至匯聚鏡定位導向的導向激光器13。所述的上位機控制器3包括上位機可編程控制器、集熱控制系統(tǒng)軟件、總控計算機和用于信號、電力傳輸?shù)膫鬏敼狻㈦娎|。所述的從動鏡群組包括從動鏡鏡面14、從動鏡云臺15、從動鏡云臺步進電機組16及用于驅動控制從動鏡定日運行的從動鏡控制箱17。
[0028]上述的基準粧I還包括以下結構:陽光傳感器5和用于調整陽光傳感器并跟隨直射陽光運轉的陽光傳感器云臺6，跟蹤激光器8和用于調整跟蹤激光并使跟蹤激光與出射陽光光路相同的跟蹤激光器云臺9，校準跟蹤激光精度的掃描式激光傳感器11和用于基準粧至匯聚鏡定位導向的導向激光器13。
[0029]進一步地，上述的掃描式激光傳感器11為平行校正式激光傳感器。
[0030]進一步地，上述的基準粧控制箱4為單片機控制實時光跟蹤系統(tǒng)。
[0031]進一步地，上述的基準粧控制箱4還設置有隨地球公轉自動跟蹤陽光的時間控制系統(tǒng)。
[0032]更進一步地，本系統(tǒng)對于基準粧I