太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制技術(shù)研究

　　隨著(zhù)環(huán)境污染和資源浪費問(wèn)題的日益突出，新能源的重要性已越來(lái)越明顯。太陽(yáng)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(yáng)能光熱發(fā)電的現狀、特點(diǎn)及，說(shuō)明太陽(yáng)能光熱發(fā)電具有良好的應用前景。

　　1 太陽(yáng)能發(fā)電系統

　　1.1 太陽(yáng)能簡(jiǎn)介

　　太陽(yáng)能是太陽(yáng)內部連續不斷的核聚變反應過(guò)程產(chǎn)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(lèi)可利用的最豐富的能源。太陽(yáng)每年投射到地面上的輻 射能高達1.05×1018千瓦時(shí)，相當于1.3×106億噸標準煤，大約為全世界目前一年能耗的一萬(wàn)多倍。按目前太陽(yáng)的質(zhì)量消耗速率計，可維持 6×1010年，可以說(shuō)它是“取之不盡，用之不竭”的能源。

　　地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都來(lái)源于 太陽(yáng)；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說(shuō)也是遠古以來(lái)貯存下來(lái)的太陽(yáng)能，所以廣義的太陽(yáng)能所包括的范圍非常大，狹義的太陽(yáng)能則限于太陽(yáng)輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉換。太陽(yáng)能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無(wú)需運輸，對環(huán)境無(wú)任何污染。

　　1.2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電

　　現代的太陽(yáng)能科技可以將陽(yáng)光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸汽和電力。集熱式太陽(yáng)能（Solar Thermal）。原理是將鏡子反射的太陽(yáng)光，聚焦在一條叫接收器的玻璃管上，而該中空的玻璃管可以讓油流過(guò)。從鏡子反射的太陽(yáng)光會(huì )令管子內的油升溫，產(chǎn)生蒸氣，再由蒸氣推動(dòng)輪機發(fā)電。

　　除了運用適當的科技來(lái)收集太陽(yáng)能外，建筑物亦可利用太陽(yáng)的光和熱能，方法是在設計時(shí)加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶(hù)或使用能吸收及慢慢釋放太陽(yáng)熱力的建筑材料。在適當地點(diǎn)，太陽(yáng)能的長(cháng)期使用成本已經(jīng)接近甚至低于傳統的化石燃料。

　　2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制技術(shù)

　　2.1 太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制系統的現狀及特點(diǎn)

　　對于太陽(yáng)能熱發(fā)電控制系統來(lái)說(shuō)，發(fā)電控制系統的特點(diǎn)類(lèi)似或者等同常規火力發(fā)電機組的控制系統，以下就常規火電機組分散控制系統敘述太陽(yáng)能熱發(fā)電發(fā)電島控制系統的發(fā)展現狀和特點(diǎn)。

　　基于系統結構及控制模型，設計合理的控制系統，給出參數整定方法，在機組穩定運行及按電網(wǎng)負荷要求變負荷運行時(shí)，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(dòng)化控制系統的主要目標之一?；鹆Πl(fā)電機組熱力系統復雜，設置了較多的熱工保護項目。在非正常情況下，實(shí)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(shí)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有：機爐SOE、鍋 爐保護、爐前油系統、密封風(fēng)、火檢冷卻風(fēng)系統、微油點(diǎn)火系統、制粉系統及其火檢、燃油及其火檢系統、協(xié)調系統、給水主控系統、燃燒主控、送分、引風(fēng)、一次風(fēng)系統、過(guò)熱汽溫、再熱汽溫系統、風(fēng)煙系統、鍋爐啟動(dòng)系統、吹灰系統、脫硫系統、脫硝系統、汽輪機本體系統、旁路系統、回熱加熱系統、發(fā)電機冷卻系統、潤 滑系統、發(fā)變組、勵磁系統、廠(chǎng)用電系統、小汽機系統、輔助車(chē)間系統等。

　　火電機組自動(dòng)化裝置主要為分散控制系統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(chē)間控制，如輸煤控制、化學(xué)水處理控制等。集散控制系統雖然種類(lèi)眾多，但最基本的集散控制系統一般具有如圖所示的結構。其中控制器（或稱(chēng)現場(chǎng)控制站、過(guò)程控制站、分布處理單元等）屬于分散控制部分，與現場(chǎng)儀表相連；工程師站、操作員站、服務(wù)器屬于操作 管理部分。分散控制部分和操作管理部分通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )連接成一個(gè)整體。集散控制系統通過(guò)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )接口與其它系統相連。

　　2.2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統電站運行方式

　　2.2.1 普通清晨啟動(dòng)

　　各區域定日鏡處于各自自然朝向位置，并沒(méi)處在如圖4所示的待機狀態(tài)（Standby，即各區域定日鏡的聚焦光線(xiàn)分別定位于空中數點(diǎn)），此時(shí)的全廠(chǎng)啟動(dòng)運行稱(chēng)為“普通清晨啟動(dòng)”，其啟動(dòng)過(guò)程中各模塊的基本邏輯判斷順序。

　　2.2.2 冷啟動(dòng)

　　在全廠(chǎng)啟動(dòng)運行過(guò)程中，吸熱器由于熱損失影響，啟動(dòng)時(shí)的狀態(tài)參數與周?chē)h(huán)境相應，定日鏡場(chǎng)在前一次運行之后，處于如圖5所示的待機狀態(tài)，此類(lèi)運行稱(chēng)為全廠(chǎng)“冷啟動(dòng)”。其各模塊運行的邏輯順序除了鏡場(chǎng)是從待機狀態(tài)而非自然朝向狀態(tài)啟動(dòng)外，其余都與普通清晨啟動(dòng)相同。

　　2.2.3 熱啟動(dòng)

　　由于某些原因比如輻照、大風(fēng)等導致吸熱器和汽輪機解耦運行時(shí)，某些帶有 隔離門(mén)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(fēng)速等外界條件變化，使得吸熱器滿(mǎn)足再次運行時(shí)的啟動(dòng)稱(chēng)為“熱啟動(dòng)”，此時(shí)將能在較短時(shí) 間內達到額定運行狀況，具體視吸熱器設計而定。此類(lèi)啟動(dòng)時(shí)除了鏡場(chǎng)位于待機狀態(tài)而非自然朝向狀態(tài)啟動(dòng)、及蒸汽參數能較快達到額定值而減少旁路流通外，其余基本相同。

　　2.2.4 正常運行

　　當啟動(dòng)完成后，在外界條件沒(méi)有劇變影響的條件下，全廠(chǎng)處于正常運行狀態(tài)，全廠(chǎng)的發(fā)電功率與輻照變化存在直接關(guān)聯(lián)。

　　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(gè)（由具體設計決定）時(shí)間步長(cháng)后，定日鏡場(chǎng)開(kāi)始啟動(dòng)偏轉到待機狀態(tài)的程序；由此導致當汽輪機進(jìn)汽壓強低于設定值時(shí)（為了確保與電網(wǎng)持續聯(lián)接，該設定值越小越好），在儲能充足的條件下，由儲能系統自動(dòng)產(chǎn)生蒸汽供給汽輪機。若在定日鏡場(chǎng)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(guò)程的基本邏輯判斷。

　　2.2.6 晚間關(guān)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(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)鏡場(chǎng)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(lái)減小汽輪機所帶負載，最后將發(fā)電機組與電網(wǎng)解裂。

　　2.2.7 事故應急運行

　　事故主要來(lái)源于吸熱器及鏡場(chǎng)兩個(gè)方面：吸熱器的故障主要發(fā)生在給水系統，比如給水泵失靈、管路出現機械或電氣故障，此時(shí)由于吸熱器表面仍有很強聚光分 布，所以在啟動(dòng)定日鏡場(chǎng)偏轉的同時(shí)必須啟用噴水減溫系統，并開(kāi)啟吸熱器的安全閥。鏡場(chǎng)的故障通常來(lái)自于通訊或供電中斷，此時(shí)必須啟用備用電源偏置定日鏡到待機位置。

　　3 結論

　　本文就太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制技術(shù)的現狀及特點(diǎn)給出了詳細的介紹，并對太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統電站的運行方式做出了相關(guān)解釋。針對如今嚴重的環(huán)境污染，太陽(yáng)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(wèn)題，同時(shí)也帶來(lái)了很大的商機。