一种光热电站的聚光场控制系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术涉及光热电站中的聚光场控制技术领域，本发明专利技术公开了一种光热电站的聚光场控制系统，其具体包括若干台聚光镜、以及与该若干台聚光镜对应的聚光镜控制器，聚光镜控制器连接聚光镜的转轴控制电机，多台聚光镜构成一簇，每个簇设置一个簇控制器，多个聚光镜簇构成一个组，每个组设置一个组控制器，多个聚光镜组构成一个岛，每个岛设置一个岛控制器；聚光场上位机连接多个岛控制器；由各层控制器负责计算本层的公共信息，并将本层数据打包压缩，逐层向上汇总至聚光场上位机。该控制系统的建立，使得上位机的计算压力减小，并显著地提高了通信的实时性、可靠性。本发明专利技术还公开了光热电站聚光场控制的实现方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光热电站控制
，特别是涉及。
技术介绍
随着煤、石油、天燃气等能源的日益枯竭，市场对清洁能源的需求量不断增大，太阳能光热发电越来越受到人们的重视。目前太阳能光热发电主要分为塔式、槽式、菲涅尔式。其发电基本原理是利用大规模阵列平面镜、抛物镜面、或碟形镜面等聚光镜面构成的聚光场来收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，由汽轮机带动发电机进行发电。聚光场是光热电站的能量收集端，规模大、聚光镜数量多、投资成本高，是其主要特点。据现有项目信息，聚光场投资占到整个电站投资的48%以上。为保证聚光场高效工作，需要不断调整各个聚光镜的角度，使得聚光镜能把太阳辐射能最大化反射到集热装置上，这就需要借助自动控制系统对聚光镜面角度进行实时控制。在聚光场中，聚光场控制系统主要负责对整个光场的工作状态进行监视、对各个聚光镜的工作参数进行设置、对整个聚光场进行工作模式设定及安全连锁保护等控制管理。现有技术中存在的问题: 1、现有光热电站聚光场控制系统通常针对镜场，由于镜场与吸热器关系十分密切，将镜场和吸热器控制系统分开，有较大的安全风险； 2、现有光热电站聚光场控制系统未形成整体网络系统，比如定日镜初始参数检测、长期运行校正等独立于控制网络，自动化程度低、检测效率低； 3、现有控制系统中使用的控制器件，如大规模的使用PLC、DCS控制器，价格昂贵，且资源浪费； 4、现有控制系统中使用的传感器，如大规模的使用编码器、磁条传感器等，价格昂贵，寿命短，安装维护困难，对环境耐受性较差； 5、现有控制系统中较多的使用集中控制方案，聚光场上位机运算负荷较重； 6、现有控制系统中网络结构层数较少，不利于组建大型聚光场控制网。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的聚光场控制系统存在的上述问题，提供了，逐一进行解决。本专利技术的技术方案如下: 本专利技术公开了一种光热电站的聚光场控制系统，其具体包括聚光镜、以及与该聚光镜对应的聚光镜控制器，聚光镜控制器连接聚光镜的转轴控制电机，多台聚光镜构成一簇，每个簇设置一个簇控制器，多个聚光镜簇构成一个组，每个组设置一个组控制器，多个聚光镜组构成一个岛，每个岛设置一个岛控制器；聚光场上位机连接多个岛控制器；由各层控制器负责计算本层的公共信息，并将本层数据打包压缩，逐层向上汇总至聚光场上位机。本专利技术提出的控制系统结构，采用了分层网络方案，各层可结合现场实际采用不同的网络协议，组网规模大，易于扩展，聚光镜数量规模易到达几十万面，设置多层网络结构的控制系统后，数据经过层层整理，能有效避免数据碎片对网络形成阻塞，提高了数据传输的可靠性与实时性，在控制系统各个部分分层采用适用于本层的控制硬件及网络介质，使得整个聚光场控制系统成本有效降低；簇控制器、组控制器、岛控制器使用提高了聚光场的自动化水平，降低了调试和维护的工作量。其中多个可以是3个、5个、10个甚至255个等等任意选择的多个，具体个数本领域的技术人员可以根据通信协议的不同以及需要进行灵活选择，在此不进行限定。更进一步地，上述系统还包括角度检测传感器，所述角度检测传感器设置在聚光镜上，用于检测聚光镜镜面的俯仰角，并将俯仰角信号发送给聚光镜控制器，通过聚光镜控制器逐层向上汇总至聚光场上位机。以加速度传感器为核心的聚光镜俯仰角度检测传感器的大规模使用，能有效降低控制系统成本，例如传统的角度检测元件绝对值编码器成本为几千元，而本控制系统的角度传感器成本仅为几百元。更进一步地，上述角度检测传感器中设置加热元件，所述加热元件在温度低于设定阈值时闭合。在传感器中设置加热元件，在严寒冬季可通过加热提高设备耐受性；同时易于安装维护。更进一步地，上述系统还包括聚光镜初始参数检测仪，所述聚光镜初始参数检测仪用于在聚光镜投入正常工作前对其方位角、机械零点参数进行测量，并通过网络接口传至当前检测的聚光镜控制器，通过聚光镜控制器逐层向上汇总至聚光场上位机。大大提高了聚光场控制初始参数的检测效率。更进一步地，上述还包括聚光镜运行参数校正仪，所述聚光镜运行参数校正仪用于在聚光镜长期运行后对其机械角度偏差参数进行测量，并通过网络接口传至当前检测的聚光镜控制器，通过聚光镜控制器逐层向上汇总至聚光场上位机。可在聚光场工作期间，对聚光镜进行参数校正，提高了校正效率。更进一步地，上述还包括气象仪，所述气象仪用于检测气象，并通过网络接口传至聚光场上位机。不需要铺设专用电缆到聚光场上位机，联网方便，降低了控制系统成本。更进一步地，上述系统还包括云层监测仪，所述云层监测仪用于监测云层，并通过网络接口传至聚光场上位机。能及时有效的将云层信息传输到控制系统内作为聚光场的前馈控制信号，极大的提高了系统的安全性。更进一步地，上述系统还包括电站DCS，所述聚光场上位机与电站DCS之间采用通讯连接，聚光场上位机服从电站DCS的调度，所述电站DCS管理调度聚光场系统、吸热系统、蓄热系统、换热系统、汽轮机系统以及发电系统在内的电站系统。避免聚光场系统与其他系统之间因为缺乏通讯与控制调度管理而导致设备故障。更进一步地，上述簇控制器与聚光镜控制器之间采用通讯方式连接，通讯协议为CAN、ModBus等总线协议。组控制器采用单片机或PLC，组控制器与簇控制器采用通讯方式连接；岛控制器采用PLC或DCS，岛控制器与组控制器采用通讯方式连接，通信介质采用光纤；聚光场上位机与岛控制器采用通讯方式连接，通信介质为双绞线、同轴电缆或光纤。根据需要灵活选择不同的通信协议和数据传输方式。本专利技术还公开了一种光热电站的聚光场控制实现方法，其具体包括以下的步骤:步骤一、将多台聚光镜设置成一簇，每个簇设置一个簇控制器，多个聚光镜簇设置成一个组，每个组设置一个组控制器，多个聚光镜组设置成一个岛，每个岛设置一个岛控制器；聚光场上位机连接多个岛控制器；步骤二、由各层控制器负责计算本层的公共信息，并将本层数据打包压缩，逐层向上汇总至聚光场上位机。通过采用以上的技术方案，本专利技术的有益效果包括: 1、本专利技术提出的控制系统结构，采用了分层网络方案，各层可结合现场实际采用不同的网络协议，组网规模大，易于扩展，聚光镜数量规模易到达几十万面； 2、设置多层网络结构的控制系统后，数据经过层层整理，能有效避免数据碎片对网络形成阻塞，提高了数据传输的可靠性与实时性； 3、在控制系统各个部分分层采用适用于本层的控制硬件及网络介质，使得整个聚光场控制系统成本有效降低； 4、簇控制器、组控制器、岛控制器的使用提高了聚光场的自动化水平，降低了调试和维护的工作量； 5、以加速度传感器为核心的聚光镜俯仰角度检测传感器的大规模使用，能有效降低控制系统成本，例如传统的角度检测元件绝对值编码器成本为几千元，而本控制系统的角度传感器成本仅为几百元；同时在传感器中含有加热元件，在严寒冬季可通过加热提高设备耐受性；同时易于安装维护； 6、本专利技术采用了聚光镜初始参数标定仪，大大提高了聚光场控制初始参数的检测效率; 7、本专利技术采用了聚光镜运行参数校正仪，可在聚光场工作期间，对聚光镜进行参数校正，提尚了fe正效率； 8、本专利技术采用了云层监测仪监视电站上空云层信息，能及时有效的将云层信息传输到控制系统内作为聚光场的前馈控制信号，极大的提高了系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光热电站的聚光场控制系统，其特征在于具体包括聚光镜、以及与该聚光镜对应的聚光镜控制器，聚光镜控制器连接聚光镜的转轴控制电机，多台聚光镜构成一簇，每个簇设置一个簇控制器，多个聚光镜簇构成一个组，每个组设置一个组控制器，多个聚光镜组构成一个岛，每个岛设置一个岛控制器；聚光场上位机连接多个岛控制器；由各层控制器负责计算本层的公共信息，并将本层数据打包压缩，逐层向上汇总至聚光场上位机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何杰，奚正稳，华文瀚，孙登科，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51