太阳能光热发电控制技术研究

　　随着环境污染和资源浪费问题的日益突出，新能源的重要性已越来越明显。太阳能作为新能源家族中的代表能源已广泛成为人们所利用的对象。本文介绍了太阳能光热发电的现状、特点及，说明太阳能光热发电具有良好的应用前景。

　　1 太阳能发电系统

　　1.1 太阳能简介

　　太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐 射能高达1.05×1018千瓦时，相当于1.3×106亿吨标准煤，大约为全世界目前一年能耗的一万多倍。按目前太阳的质量消耗速率计，可维持 6×1010年，可以说它是“取之不尽，用之不竭”的能源。

　　地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都来源于 太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。

　　1.2 太阳能光热发电

　　现代的太阳能科技可以将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。集热式太阳能（Solar Thermal）。原理是将镜子反射的太阳光，聚焦在一条叫接收器的玻璃管上，而该中空的玻璃管可以让油流过。从镜子反射的太阳光会令管子内的油升温，产生蒸气，再由蒸气推动轮机发电。

　　除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。在适当地点，太阳能的长期使用成本已经接近甚至低于传统的化石燃料。

　　2 太阳能光热发电控制技术

　　2.1 太阳能光热发电控制系统的现状及特点

　　对于太阳能热发电控制系统来说，发电控制系统的特点类似或者等同常规火力发电机组的控制系统，以下就常规火电机组分散控制系统叙述太阳能热发电发电岛控制系统的发展现状和特点。

　　基于系统结构及控制模型，设计合理的控制系统，给出参数整定方法，在机组稳定运行及按电网负荷要求变负荷运行时，使机组参数运行在合理范围之内，不发生 超温超压、跳机等故障，是火电机组自动化控制系统的主要目标之一。火力发电机组热力系统复杂，设置了较多的热工保护项目。在非正常情况下，实现机组的安全停机，以避免因操作失误而造成重大设备损坏。另外，为了实现机组及设备的有序启停，还设置了若干顺序控制回路。典型的火电机组控制系统有：机炉SOE、锅 炉保护、炉前油系统、密封风、火检冷却风系统、微油点火系统、制粉系统及其火检、燃油及其火检系统、协调系统、给水主控系统、燃烧主控、送分、引风、一次风系统、过热汽温、再热汽温系统、风烟系统、锅炉启动系统、吹灰系统、脱硫系统、脱硝系统、汽轮机本体系统、旁路系统、回热加热系统、发电机冷却系统、润 滑系统、发变组、励磁系统、厂用电系统、小汽机系统、辅助车间系统等。

　　火电机组自动化装置主要为分散控制系统DCS编程逻辑控制器 PLC。DCS一般用于主机控制，PLC一般用于辅助车间控制，如输煤控制、化学水处理控制等。集散控制系统虽然种类众多，但最基本的集散控制系统一般具有如图所示的结构。其中控制器（或称现场控制站、过程控制站、分布处理单元等）属于分散控制部分，与现场仪表相连；工程师站、操作员站、服务器属于操作 管理部分。分散控制部分和操作管理部分通过计算机网络连接成一个整体。集散控制系统通过开放的网络接口与其它系统相连。

　　2.2 太阳能光热发电系统电站运行方式

　　2.2.1 普通清晨启动

　　各区域定日镜处于各自自然朝向位置，并没处在如图4所示的待机状态（Standby，即各区域定日镜的聚焦光线分别定位于空中数点），此时的全厂启动运行称为“普通清晨启动”，其启动过程中各模块的基本逻辑判断顺序。

　　2.2.2 冷启动

　　在全厂启动运行过程中，吸热器由于热损失影响，启动时的状态参数与周围环境相应，定日镜场在前一次运行之后，处于如图5所示的待机状态，此类运行称为全厂“冷启动”。其各模块运行的逻辑顺序除了镜场是从待机状态而非自然朝向状态启动外，其余都与普通清晨启动相同。

　　2.2.3 热启动

　　由于某些原因比如辐照、大风等导致吸热器和汽轮机解耦运行时，某些带有 隔离门的吸热器，可以保持内部蓄有一定压强和温度的蒸汽，当辐照、风速等外界条件变化，使得吸热器满足再次运行时的启动称为“热启动”，此时将能在较短时 间内达到额定运行状况，具体视吸热器设计而定。此类启动时除了镜场位于待机状态而非自然朝向状态启动、及蒸汽参数能较快达到额定值而减少旁路流通外，其余基本相同。

　　2.2.4 正常运行

　　当启动完成后，在外界条件没有剧变影响的条件下，全厂处于正常运行状态，全厂的发电功率与辐照变化存在直接关联。

　　2.2.5 云遮运行

　　当投射到吸热器表面的辐照强度低于吸热器设计的下限达到N个（由具体设计决定）时间步长后，定日镜场开始启动偏转到待机状态的程序；由此导致当汽轮机进汽压强低于设定值时（为了确保与电网持续联接，该设定值越小越好），在储能充足的条件下，由储能系统自动产生蒸汽供给汽轮机。若在定日镜场完全偏转前辐照 强度恢复，则重新将定日镜从当前位置投射聚焦到吸热器表面运行。该过程的基本逻辑判断。

　　2.2.6 晚间关停

　　当傍晚投射到吸热器表面的聚光辐照强度低于设计下限值时，自动启动镜场从聚焦吸热器的位置偏转到待机状态的程序，控制调压和调温装置来减小汽轮机所带负载，最后将发电机组与电网解裂。

　　2.2.7 事故应急运行

　　事故主要来源于吸热器及镜场两个方面：吸热器的故障主要发生在给水系统，比如给水泵失灵、管路出现机械或电气故障，此时由于吸热器表面仍有很强聚光分 布，所以在启动定日镜场偏转的同时必须启用喷水减温系统，并开启吸热器的安全阀。镜场的故障通常来自于通讯或供电中断，此时必须启用备用电源偏置定日镜到待机位置。

　　3 结论

　　本文就太阳能光热发电控制技术的现状及特点给出了详细的介绍，并对太阳能光热发电系统电站的运行方式做出了相关解释。针对如今严重的环境污染，太阳能作为新能源中最受青睐的绿色能源，不仅可以缓解环境污染的问题，同时也带来了很大的商机。