一种塔式定日镜控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种塔式定日镜控制系统及方法，包括：多个定日镜组件、定日镜就地控制装置、吸热器以及镜场控制子系统；多个定日镜组件分别安装在镜场的预设位置，并在水平及俯仰方向上均旋转，跟踪太阳；吸热器的位置与定日镜组件位置相匹配，镜场控制子系统或定日镜就地控制装置通过液压传动装置控制定日镜组件运行，控制定日镜组件跟踪太阳，同时将光斑反射到吸热器上。对定日镜自动调节方向逻辑的优化，能够快速的让每个定日镜事先做好准备，从而缩短定日镜的启动时间，降低光塔预热时间。系统和方法对镜厂的整体控制的优化，实现定日镜的统一控制，一键启动镜厂，优化镜厂的调节灵活性，从而加快机组启动准备工作。从而加快机组启动准备工作。从而加快机组启动准备工作。

【技术实现步骤摘要】
一种塔式定日镜控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及塔式定日镜组件
，尤其涉及一种塔式定日镜控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着全球性能源危机的蔓延和环境问题的日益严重，许多地区都在积极寻求和发展新型可再生能源以替代传统能源。太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其丰富、清洁、可再生等优点，在许多区域受到高度重视并取得了长足进展。
[0003]目前，光热电站在一个很好的新能源项目。对于光热电站中的定日镜组件控制方式是提升塔式光热电站发电量和经济效益的重要因素。如何实现精准的控制定日镜组件，提升塔式光热电站发电量和经济效益是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种塔式定日镜控制系统，包括：多个定日镜组件、定日镜就地控制装置、吸热器以及镜场控制子系统；
[0005]多个定日镜组件分别安装在镜场的预设位置，并在水平及俯仰方向上均旋转，跟踪太阳；
[0006]吸热器的位置与定日镜组件位置相匹配，镜场控制子系统或定日镜就地控制装置通过液压传动装置控制定日镜组件运行，根据镜子与吸热器之间的相对位置，以及太阳在经度和纬度方向运动的高度角和方位角，将定日镜组件跟踪过程中的高度角和方位角的位置值，分别按照设定的纬度函数X(t)和经度函数Y(t)进行比较，控制定日镜组件跟踪太阳，同时将光斑反射到吸热器上。
[0007]进一步需要说明的是，定日镜就地控制装置和镜场控制子系统分别用于计算太阳高度角，以水平为0度角，由公式<br/>⑴
计算：
[0008][0009]太阳方位角，以正南为0度角，由公式
⑵
计算：
[0010][0011]其中：
[0012]h：太阳高度角；
[0013]A：太阳方位角；
[0014]δ：太阳赤纬角，由公式
⑶
计算；
[0015]δ＝23.45
×
sin(360
×
(284+n)/365)
ꢀꢀꢀ⑶
[0016]n:积日，一年中的天数，从1月1日到要计算日的天数，即计算日的日期在当年内的顺序号；
[0017]地理纬度；
[0018]τ:太阳时角，与时间关系为15
°
/h，由公式
⑷
计算；
[0019]τ＝15
×
(ST
‑
12)
ꢀꢀꢀ⑷
[0020]ST为真太阳时，以24小时计，故上午为负值，下午为正值。
[0021]进一步需要说明的是，镜场控制子系统还用于定义：塔高为Z，镜中心线高T1，塔到定日镜组件的长度为X，塔到定日镜组件的宽度距离为Y；
[0022]定日镜组件法线的高度角H1由公式
⑸
计算；
[0023]Tan(Hl)＝(Z
‑
Tl)/X
ꢀꢀꢀ⑸
[0024]定日镜组件法线的方位角Al由公式
⑹
计算；
[0025]Tan(Al)＝Y/X
ꢀꢀꢀ⑹
[0026]由于反射角是法线另一侧，则：
[0027]镜子的实际纬度函数：X(t)＝(h+Hl)/2
ꢀꢀꢀ⑺
[0028]镜子的实际经度函数：Y(t)＝(A+Al)/2
ꢀꢀꢀ⑻
。
[0029]进一步需要说明的是，镜场控制子系统包含多个PLC机柜控制模块，一个服务器机柜以及监控站；
[0030]PLC机柜中安装PLC控制模块及光纤收发器，服务器机柜安装互为冗余的两台服务器和交换机；监控站配备监控主机；
[0031]镜场的四个象限区各安装了一个气象站，在镜场中心的正北和正南方向各安装一个气象站；
[0032]气象站获取气象数据；气象数据包括：热量、日射强度、太阳方位角及仰角、风速、温湿度、大气压力、雨量以及能见度。
[0033]进一步需要说明的是，在光塔中上部布置有两层校准区；
[0034]定日镜组件反射的光斑投射到校准区的预设位置，然后用摄像机实时拍摄，定日镜组件反射光斑投射到校准区预设位置的全过程，并实时传输到镜场控制子系统，进行图像处理后供校准用。
[0035]进一步需要说明的是，光塔圆周按间隔45
°
，安装八个就地机柜和八台摄像机，电子间安装有一面摄像系统控制机柜；
[0036]吸热器的每屏均安装有十个温热电偶，每象限均安装有一台红外线测温仪，用于感应吸热器的金属壁温；
[0037]镜场控制子系统设有GPS时钟模块，通过NTP网络实现对GPS时钟模块校核时间，
[0038]为系统中所有设备配置时间数据。
[0039]进一步需要说明的是，镜场控制子系统使用地心坐标作为定日镜组件的位置状态，控制定日镜组件的移动位置；设置地心坐标中的北纬为正，西经为正。
[0040]进一步需要说明的是，定日镜组件设有液压传动装置和底座，底座与地面固定连接；
[0041]底座上连接有控制机构箱，控制机构箱上连接有立柱，立柱上端连接有俯仰传动装置，俯仰传动装置连接有水平支撑杆；
[0042]水平支撑杆上安装定日镜；
[0043]控制机构箱内部设有控制器和通信模块；
[0044]控制器通过通信模块分别连接定日镜就地控制装置以及镜场控制子系统，接收控
制指令；
[0045]控制器通过控制液压传动装置运行，调节定日镜的俯仰角度以及调节定日镜的旋转角度。
[0046]进一步需要说明的是，液压传动装置包括：油箱、油泵、油缸、方向控制电磁阀、电磁截止阀以及蓄能器回路。
[0047]本专利技术还提供一种塔式定日镜控制方法，方法包括：
[0048]启动前使镜场、吸热器以及镜场控制子系统之间故障保护机构联动；对故障保护机构进行试验；
[0049]检查系统各设备是否在正常状态，检查各定日镜组件是否正常，是否处于远程控制状态；
[0050]系统镜场选择等待预热模式，吸热器选择启动模式；
[0051]系统镜场进入预热模式：将吸热器预热到300℃至330℃；
[0052]通过红外线测温仪检查吸热器加热温度，吸热器执行充盐，加热充盐完成后，吸热器进入循环模式；
[0053]检查吸热器工作是否正常，有无堵管；
[0054]系统检查工作是否正常，如正常，则转入正常生产模式；
[0055]当定日镜组件聚焦太阳光到吸热器时，镜场控制子系统获取各项参数，并自动控制定日镜组件运行，以及控制熔盐的温度在预设温度阈值范围内；
[0056]按照预设生产模式，控制定日镜运行；
[0057]傍晚时，镜场切换到晚间模式，吸热器切换到停机模式，结束一天的工作。
[0058]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0059]本专利技术提供的塔式定日镜控制系统和方法，对定日镜的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔式定日镜控制系统，其特征在于，包括：多个定日镜组件、定日镜就地控制装置、吸热器以及镜场控制子系统；多个定日镜组件分别安装在镜场的预设位置，并在水平及俯仰方向上均旋转，跟踪太阳；吸热器的位置与定日镜组件位置相匹配，镜场控制子系统或定日镜就地控制装置通过液压传动装置控制定日镜组件运行，根据镜子与吸热器之间的相对位置，以及太阳在经度和纬度方向运动的高度角和方位角，将定日镜组件跟踪过程中的高度角和方位角的位置值，分别按照设定的纬度函数X(t)和经度函数Y(t)进行比较，控制定日镜组件跟踪太阳，同时将光斑反射到吸热器上。2.根据权利要求1所述的塔式定日镜控制系统，其特征在于，定日镜就地控制装置和镜场控制子系统分别用于计算太阳高度角，以水平为0度角，由公式
⑴
计算：太阳方位角，以正南为0度角，由公式
⑵
计算：其中：h：太阳高度角；A：太阳方位角；δ：太阳赤纬角，由公式
⑶
计算；δ＝23.45
×
sin(360
×
(284+n)/365)
ꢀꢀꢀ⑶
n:积日，一年中的天数，从1月1日到要计算日的天数，即计算日的日期在当年内的顺序号；地理纬度；τ:太阳时角，与时间关系为15
°
/h，由公式
⑷
计算；τ＝15
×
(ST
‑
12)
ꢀꢀꢀ⑷
ST为真太阳时，以24小时计，故上午为负值，下午为正值。3.根据权利要求2所述的塔式定日镜控制系统，其特征在于，镜场控制子系统还用于定义：塔高为Z，镜中心线高T1，塔到定日镜组件的长度为X，塔到定日镜组件的宽度距离为Y；定日镜组件法线的高度角H1由公式
⑸
计算；Tan(Hl)＝(Z
‑
Tl)/X
ꢀꢀ⑸
定日镜组件法线的方位角Al由公式
⑹
计算；Tan(Al)＝Y/X
ꢀꢀꢀ⑹
由于反射角是法线另一侧，则：镜子的实际纬度函数：X(t)＝(h+Hl)/2
ꢀꢀ⑺
镜子的实际经度函数：Y(t)＝(A+Al)/2
ꢀꢀ⑻
。4.根据权利要求1所述的塔式定日镜控制系统，其特征在于，镜场控制子系统包含多个PLC机柜控制模块，一个服务器机柜以及监控站；
PLC机柜中安装PLC控制模块及光纤收发器，服务器机柜安装互为冗余的两台服务器和交换机；监控站配备监控主机；镜场的四个象...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙映峰，倪加伟，吴红梅，冯威，李生魁，谢俊杰，安振宇，高所林，孙鹏，王志友，张昌杰，
申请(专利权)人：青岛华丰伟业电力科技工程有限公司，
类型：发明
国别省市：