控制CSP接收器操作的方法和系统技术方案

提供了一种聚光太阳能收集系统，包括定日镜阵列和具有至少一个入口和至少一个出口的用于承载传热流体的多个管的太阳能接收器。提供了一个流量控制装置，用于控制通过管的传热流体的流量。这包括至少一个辐射传感器，例如用于感测代表经由定日镜落在太阳能接收器上的总太阳辐射的值的日射强度计。至少一个温度传感器在入口处或附近测量传热流体(HTF)的输入温度。响应于辐射传感器和至少一个温度传感器的控制器通过控制经由流量控制装置通过管的HTF的流量来调节HTF的出口温度。压差传感器装置测量所述流量控制装置两端的压差，向控制器提供输入。器提供输入。器提供输入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制CSP接收器操作的方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种用于控制CSP(聚光太阳能)接收器的操作的方法和系统，以及一种包含这种系统的CSP装置。

技术介绍

[0002]在基于塔的CSP的一种形式中，利用太阳反射作为热源，通过使用太阳跟踪定日镜阵列将太阳聚焦到基于塔的接收器上来加热传热流体(HTF)。HTF流过接收器并被加热到目标出口温度。希望将出口温度的变化最小化，这既是为了改进动力块的过程控制，也是为了减少应力变化并提高受HTF温度影响的机械和结构部件的寿命。
[0003]由于CSP设备的热输入依赖于将太阳聚焦在接收器上，所以它几乎可以立即从满功率到零功率变化。这可能是不由自主地发生的，因为云层和其他大气扰动阻挡了太阳，也可能是自愿地发生的，因为定日镜将太阳图像偏离接收器。
[0004]用于控制来自接收器的输出温度的一个过程控制变量是通过接收器的HTF的流量，该流量通常通过设置在流量控制阀装置上的位置来调节。热输入的快速变化(无论是自愿的还是非自愿的)结合对稳定输出温度的要求，使得控制流量以调节输出温度从根本上变得困难。热输入通常可以在满功率和零功率之间变化，其时间远少于HTF通过接收器所需的时间。
[0005]因为接收器热输入变化对出口温度的影响具有明显的时间延迟，利用出口温度反馈的流量闭环控制相对不稳定，并导致明显的不希望的出口温度过冲和欠冲(over
‑
and under
‑
shoots)。通过使用热成像测量接收器的温度可以改进闭环控制，然而，虽然这减少了反馈中的时间延迟，但控制仍然相对不稳定。
[0006]说明书中对任何现有技术的引用并非承认或暗示该现有技术构成任何司法管辖区公知常识的一部分，或者本领域技术人员可以合理地预期该现有技术被理解、视为相关和/或与其他现有技术相结合。

技术实现思路

[0007]在一个方面，提供了一种聚光太阳能收集系统，包括：定日镜阵列；太阳能接收器，其包括具有至少一个入口和至少一个出口的用于承载传热流体的多个管，管的外表面接收从定日镜阵列反射的太阳辐射，用于加热传热流体；流量控制装置，用于控制通过所述管的传热流体的流量；至少一个辐射传感器，用于感测代表经由定日镜落在太阳能接收器上的总太阳辐射的值；至少一个温度传感器，用于测量在入口处或附近的HTF的输入温度；控制器，响应于所述至少一个辐射传感器和所述至少一个温度传感器，用于通过控制经由所述流量控制装置通过所述管的传热流体的流量来调节所述传热流体的出口温度。
[0008]所述聚光太阳能收集系统可包括用于测量所述流量控制装置两端的压差的压差传感器装置，所述压差传感器装置向所述控制器提供输入。所述至少一个辐射传感器可以包括与所述接收器隔开并具有被配置成遮蔽不是从所述接收器发射的辐射的窗口的光度
计。
[0009]该光度计可以包括日射强度计，例如热电堆日射强度计。
[0010]所述流量控制装置可以是阀装置的形式，所述阀装置包括具有至少10:1、至少12：1或大约15：1的调节比的分流阀装置。
[0011]在正常操作期间，HTF的出口温度通常完全由阀装置控制。
[0012]所述HTF可以是液态金属，是纯元素或与其他元素的共晶混合物，所述HTF选自包括液态钠、钠和钾的共晶混合物(NaK)、铅和铋的共晶混合物(PbBi)和锡的组。
[0013]聚光太阳能收集系统可以包括用于测量HTF流入接收器的流量传感器，流量传感器向控制器提供输入。
[0014]聚光太阳能收集系统可包括至少一个热成像照相机或传感器，用于向控制器提供与接收器外表面的热图像相关联的数据。
[0015]还提供了一种聚光太阳能装置，包括多个上述类型的太阳能收集系统、HTF储存器、用于将HTF再循环通过系统的泵、以及用于使用第二HTF从HTF中提取热量的热交换器，第二HTF优选为盐，其中盐用作热源以驱动一个或多个蒸汽涡轮机。
[0016]还进一步提供了一种操作聚光太阳能收集系统的方法，该系统包括：定日镜阵列；太阳能接收器，包括具有至少一个入口和至少一个出口的用于承载传热流体的多个管，所述管的外表面接收从定日镜反射的太阳辐射，用于加热传热流体；以及用于控制通过所述管的传热流体的流量的流量控制装置。该方法包括：使用至少一个辐射传感器感测代表经由定日镜落在太阳能接收器上的总太阳辐射的值；使用至少一个温度传感器在入口处或附近测量HTF的输入温度；以及响应于辐射传感器和输入温度，通过控制经由流量控制装置通过管的传热流体的流量来调节传热流体的出口温度。
[0017]应当理解，本公开不仅针对作为整体的系统或装置，而且还包括单独的模块或组件或这些模块或组件的协同组。作为非限制性示例，这将包括控制器，具有输入和输出的控制器包括提供输入的各种传感器和提供可控输出的阀装置，特别是用于执行上述方法。所述组件或模块组可进一步包括接收器，特别是具有同样以申请人的名义在共同未决的公开PCT申请PCT/AU2018/051220中描述和要求的一个或多个特征。
[0018]如本文所用，除非上下文另有要求，否则术语“包括”和术语的变化，例如“包含”、“具有”和“含有”，并不打算排除进一步的添加剂、组分、整体或步骤。
[0019]本专利技术的其他方面和前述段落中描述的方面的其他实施例将从以下通过示例并参考附图给出的描述中变得显而易见。
附图说明
[0020]图1示出了CSP安装的高度示意图；
[0021]图2示出了根据本公开的接收器控制系统的第一实施例的示意图；
[0022]图3示出了根据本公开的接收器控制系统的第二实施例；
[0023]图4示出了根据本公开的接收器控制系统的第三实施例；
[0024]图5示出了根据本公开的接收器控制系统的第四实施例；
[0025]图6示出了根据本公开的接收器控制系统的第五实施例；
[0026]图7示出了安装在太阳能塔上的一个位置上的一个日射强度计组件的部分示意透
视图；
[0027]图8示出了图7所示的日射强度计组件的透视剖面细节；和
[0028]图9示出了响应DNI和通过接收器的钠流速变化的液态钠输出温度随时间变化的曲线图。
具体实施方式
[0029]通过将入射到太阳场的太阳辐射测量值作为控制系统的输入，可以提高控制稳定性。太阳辐射测量可以通过太阳辐射对HTF温度影响的模拟或经验测量来实现前馈控制回路或其他非线性预测控制。因此，太阳辐射测量可以用来预测不同控制阀设置的未来出口温度。为了准确地测量场中的太阳辐射，需要在整个太阳辐射场安装许多太阳辐射或通量探测器。这可以在每个定日镜上或在/集中在小群定日镜上完成。这是资源密集型的，并且当所有定日镜没有精确地或根本没有聚焦在接收器上时，它并不总是代表落在接收器上的辐射。
[0030]另一个HTF控制复杂性涉及用于控制通过接收器的HTF流量的流量控制阀的可实现的调节比(turn do本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种聚光太阳能收集系统，其特征在于，包括：定日镜阵列；太阳能接收器，包括具有至少一个入口和至少一个出口的用于承载传热流体的多个管，所述管的外表面接收从所述定日镜阵列反射的太阳辐射，用于加热所述传热流体；流量控制装置，用于控制通过所述管的传热流体的流量；至少一个辐射传感器，用于感测代表经由所述定日镜落在所述太阳能接收器上的总太阳辐射的值；至少一个温度传感器，用于测量在所述入口处或附近的所述传热流体(HTF)的输入温度；控制器，响应于所述至少一个辐射传感器和所述至少一个温度传感器，用于通过控制经由所述流量控制装置的所述HTF的流量来调节所述HTF的出口温度。2.根据权利要求1所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，包括用于测量所述流量控制装置两端的压差的压差传感器装置，所述压差传感器装置向所述控制器提供输入。3.根据前述权利要求中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述至少一个辐射传感器包括与所述接收器间隔开并且具有被配置为屏蔽不是从所述接收器发出的辐射的窗口的光度计。4.根据权利要求3所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述光度计包括日射强度计，例如热电堆日射强度计。5.根据前述权利要求中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述流量控制装置为阀装置和相关的阀控制元件的形式，其总调节比大于5：1。6.根据权利要求5所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述阀装置和相关的阀控制元件具有至少10：1的调节比。7.根据权利要求5或6中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述阀装置和相关的阀控制元件具有至少12：1的调节比。8.根据权利要求6或7中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述阀装置和相关的阀控制元件具有至少15：1的调节比。9.根据权利要求5至8中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述阀装置包括至少两个并联的阀。10.根据前述权利要求中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，在正常操作期间，所述HTF的出口温度仅由所述阀装置控制。11.根据前述权利要求中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述HTF是液态金属，是纯元素或与其他元素的共晶混合物。12.根据权利要求11所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述HTF选自以下组：液体钠、钠和钾的共晶混合物(NaK)、铅和铋的共晶混合物(PbBi)和锡。13.根据前述权利要求中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，所述控制器包括前馈控制元件。14.根据前述权利要求中任一项所述的聚光太阳能收集系统，其特征在于，包括用于测量HTF流入所述接收器的流量传感器，所述流量传感器向所述控制器提供输入。15.根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：瓦斯特太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：