塔式太阳能热发电厂定日镜场控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种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，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。本实用新型专利技术适用于数量规模达到几万面定日镜的镜场控制，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。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，本技术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，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。本技术进一步的改进在于: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。本技术进一步的改进在于:定日镜的高度轴和方位轴上安装有霍尔开关传感器。本技术进一步的改进在于:所述定日镜控制器为单片机。本技术进一步的改进在于: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。本技术进一步的改进在于:定日镜行控制器采用冗余配置的DCS控制器或大MPLC0本技术进一步的改进在于: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。本技术进一步的改进在于: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。本技术进一步的改进在于: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，本技术具有以下优点:本技术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是本技术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:以下结合附图对本技术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，本技术按照控制分散、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。请参阅图1所示，本技术塔式太阳能热发电厂定日镜场控制系统，包括多个上位机1、多个定日镜行控制器2、多个定日镜组控制器3、多个定日镜控制器4和多个定日镜5。多个上位机I正常工作时，只有一个工作，其它为冗余配置。多个定日镜5分成多行，每行分成多组，每组包括多个；每行定日镜对应设置一个定日镜行控制器2，每组定日镜对应设置一个定日镜组控制器3,每个定日镜5对应一个定日镜控制器4。上位机I连接所有定日镜行控制器2，定日镜行控制器2连接对应行内的多个定日镜组控制器3，定日镜组控制器3连接对应组内的多个定日镜控制器4，每个定日镜控制器4连接一个对应定日镜5。在定日镜5工作开始之前，连接镜场上位机I的定日镜运算服务器分别计算出镜场中每面定日镜5当天内每个控制时刻的聚光角度，定日镜模型和轨迹的精确计算在定日镜运算服务器中统一完成；然后上位机I将每行定日镜的控制指令下发至对应定日镜行控制器2，由定日镜行控制器I完成对定日镜组控制器3、定日镜控制器4的控制，当到达该调整时刻时，定日镜行控制器2下发控制指令至对应定日镜组控制器3，定日镜组控制器3再下发控制指令至对应定日镜控制器4，定日镜控制器4驱动定日镜5转动。本技术提出采用定日镜行控制器2、定日镜组控制器3的集群控制方案将镜场控制分散实施，对于大规模数量的定日镜控制，将复杂的模型算法运算过程转移到定日镜运算服务器进行，避免了大规模使用运算性能高的定日镜控制器，大大节约了成本。同时，使用计算能力先进的服务器，可以保证每一面定日镜的独立运动轨迹都得到精确计算。同时，该方案结构清晰，具有高可靠性和可用性。虽然镜场定日镜5数量巨大，但每一面定日镜5都在控制系统的实时控制和智能管理范围中，提高了整个镜场控制系统的可靠性和稳定性。另外，定日镜5按照镜行、镜组的方式排布，为定日镜自动化清洗过程的设计和管理提供了便利。定日镜控制器定日镜控制器4采用单片机作为控制核心，接收来自定日镜组控制器3的控制命令，驱动定日镜5电机转动，并且实时监控电机工作状态和通信工作状态，与上级定日镜组控制器3通信，是镜场控制系统的最小控制单元。定日镜组控制器镜组由多面定日镜组成，定日镜组控制器3接收来自定日镜行控制器2的控制命令，解析、转发该命令至该镜组的定日镜控制器4，实现对该组定日镜5的控制，并实时监控通信工作状态，可采用非冗余配置的DCS控制器或中小型PLC (西门子S7-200系列或同档次)实现。定日镜行控制器镜行是定日镜编组的最大单位，下挂多个定日镜组。定日镜行控制器2接受镜场系统控制上位机I的监控，接收来自上位机I的定日镜工作数据，与定日镜组控制器3连接，下发该镜行定日镜的控制命令，并实时监控通信工作状态，可采用冗余配置的DCS控制器或大型PLC (西门子S7-400系列或同档次)实现。定日镜行控制器2的性能设计为:①设定定日镜每3分钟调整一 次聚光姿态，每天定日镜工作8小时。每个镜行下挂5个镜组，每个镜组10面定日镜。则定日镜行控制器2每次从上位机接收存储的当日数据量达本文档来自技高网...

【技术保护点】
塔式太阳能热发电厂定日镜场控制系统，其特征在于，包括若干上位机（1）、若干定日镜行控制器（2）、若干定日镜组控制器（3）、若干定日镜控制器（4）和若干定日镜（5）；若干定日镜（5）呈多行排布，每行分成若干组，每组包括若干定日镜（5）；每行定日镜对应设置一个定日镜行控制器（2），每组定日镜对应设置一个定日镜组控制器（3），每个定日镜（5）对应一个定日镜控制器（4）；上位机（1）连接所有定日镜行控制器（2），定日镜行控制器（2）连接对应行内的多个定日镜组控制器（3），定日镜组控制器（3）连接对应组内的多个定日镜控制器（4），每个定日镜控制器（4）连接一个对应定日镜（5）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仇韬，毕建惠，孟晓伟，王芙蓉，鲁齐，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院，
类型：实用新型
国别省市：