研究太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制技術(shù)

　　隨著環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題的日益突出，新能源的重要性已越來(lái)越明顯。太陽(yáng)能作為新能源家族中的代表能源已廣泛成為人們所利用的對(duì)象。本文介紹了太陽(yáng)能光熱發(fā)電的現(xiàn)狀、特點(diǎn)及，說(shuō)明太陽(yáng)能光熱發(fā)電具有良好的應(yīng)用前景。

　　1太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)

　　1.1 太陽(yáng)能簡(jiǎn)介

　　太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量，是各種可再生能源中最重要的基本能源，也是人類可利用的最豐富的能源。太陽(yáng)每年投射到地面上的輻射能高達(dá)1.05×1018千瓦時(shí)，相當(dāng)于1.3×106億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，大約為全世界目前一年能耗的一萬(wàn)多倍。按目前太陽(yáng)的質(zhì)量消耗速率計(jì)，可維持6×1010年，可以說(shuō)它是“取之不盡，用之不竭”的能源。

　　地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都來(lái)源于太陽(yáng)；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說(shuō)也是遠(yuǎn)古以來(lái)貯存下來(lái)的太陽(yáng)能，所以廣義的太陽(yáng)能所包括的范圍非常大，狹義的太陽(yáng)能則限于太陽(yáng)輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。太陽(yáng)能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。

　　1.2太陽(yáng)能光熱發(fā)電

　　現(xiàn)代的太陽(yáng)能科技可以將陽(yáng)光聚合，并運(yùn)用其能量產(chǎn)生熱水、蒸汽和電力。集熱式太陽(yáng)能（Solar Thermal）。原理是將鏡子反射的太陽(yáng)光，聚焦在一條叫接收器的玻璃管上，而該中空的玻璃管可以讓油流過(guò)。從鏡子反射的太陽(yáng)光會(huì)令管子內(nèi)的油升溫，產(chǎn)生蒸氣，再由蒸氣推動(dòng)輪機(jī)發(fā)電。

　　除了運(yùn)用適當(dāng)?shù)目萍紒?lái)收集太陽(yáng)能外，建筑物亦可利用太陽(yáng)的光和熱能，方法是在設(shè)計(jì)時(shí)加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽(yáng)熱力的建筑材料。在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，太陽(yáng)能的長(zhǎng)期使用成本已經(jīng)接近甚至低于傳統(tǒng)的化石燃料。

　　2太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制技術(shù)

　　2.1 太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及特點(diǎn)

　　對(duì)于太陽(yáng)能熱發(fā)電控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，發(fā)電控制系統(tǒng)的特點(diǎn)類似或者等同常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，以下就常規(guī)火電機(jī)組分散控制系統(tǒng)敘述太陽(yáng)能熱發(fā)電發(fā)電島控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)。

　　基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制模型，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，給出參數(shù)整定方法，在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行及按電網(wǎng)負(fù)荷要求變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，使機(jī)組參數(shù)運(yùn)行在合理范圍之內(nèi)，不發(fā)生超溫超壓、跳機(jī)等故障，是火電機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要目標(biāo)之一?；鹆Πl(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)置了較多的熱工保護(hù)項(xiàng)目。在非正常情況下，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全停機(jī)，以避免因操作失誤而造成重大設(shè)備損壞。另外，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組及設(shè)備的有序啟停，還設(shè)置了若干順序控制回路。典型的火電機(jī)組控制系統(tǒng)有：機(jī)爐SOE、鍋爐保護(hù)、爐前油系統(tǒng)、密封風(fēng)、火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)、微油點(diǎn)火系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)及其火檢、燃油及其火檢系統(tǒng)、協(xié)調(diào)系統(tǒng)、給水主控系統(tǒng)、燃燒主控、送分、引風(fēng)、一次風(fēng)系統(tǒng)、過(guò)熱汽溫、再熱汽溫系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、汽輪機(jī)本體系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、發(fā)變組、勵(lì)磁系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、小汽機(jī)系統(tǒng)、輔助車間系統(tǒng)等。

　　火電機(jī)組自動(dòng)化裝置主要為分散控制系統(tǒng)DCS編程邏輯控制器PLC。DCS一般用于主機(jī)控制，PLC一般用于輔助車間控制，如輸煤控制、化學(xué)水處理控制等。集散控制系統(tǒng)雖然種類眾多，但最基本的集散控制系統(tǒng)一般具有如圖所示的結(jié)構(gòu)。其中控制器（或稱現(xiàn)場(chǎng)控制站、過(guò)程控制站、分布處理單元等）屬于分散控制部分，與現(xiàn)場(chǎng)儀表相連；工程師站、操作員站、服務(wù)器屬于操作管理部分。分散控制部分和操作管理部分通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接成一個(gè)整體。集散控制系統(tǒng)通過(guò)開放的網(wǎng)絡(luò)接口與其它系統(tǒng)相連。

　　2.2太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)電站運(yùn)行方式

　　2.2.1普通清晨啟動(dòng)

　　各區(qū)域定日鏡處于各自自然朝向位置，并沒處在如圖4所示的待機(jī)狀態(tài)（Standby，即各區(qū)域定日鏡的聚焦光線分別定位于空中數(shù)點(diǎn)），此時(shí)的全廠啟動(dòng)運(yùn)行稱為“普通清晨啟動(dòng)”，其啟動(dòng)過(guò)程中各模塊的基本邏輯判斷順序。

　　2.2.2冷啟動(dòng)

　　在全廠啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，吸熱器由于熱損失影響，啟動(dòng)時(shí)的狀態(tài)參數(shù)與周圍環(huán)境相應(yīng)，定日鏡場(chǎng)在前一次運(yùn)行之后，處于如圖5所示的待機(jī)狀態(tài)，此類運(yùn)行稱為全廠“冷啟動(dòng)”。其各模塊運(yùn)行的邏輯順序除了鏡場(chǎng)是從待機(jī)狀態(tài)而非自然朝向狀態(tài)啟動(dòng)外，其余都與普通清晨啟動(dòng)相同。

　　2.2.3熱啟動(dòng)

　　由于某些原因比如輻照、大風(fēng)等導(dǎo)致吸熱器和汽輪機(jī)解耦運(yùn)行時(shí)，某些帶有隔離門的吸熱器，可以保持內(nèi)部蓄有一定壓強(qiáng)和溫度的蒸汽，當(dāng)輻照、風(fēng)速等外界條件變化，使得吸熱器滿足再次運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)稱為“熱啟動(dòng)”，此時(shí)將能在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定運(yùn)行狀況，具體視吸熱器設(shè)計(jì)而定。此類啟動(dòng)時(shí)除了鏡場(chǎng)位于待機(jī)狀態(tài)而非自然朝向狀態(tài)啟動(dòng)、及蒸汽參數(shù)能較快達(dá)到額定值而減少旁路流通外，其余基本相同。

　　2.2.4正常運(yùn)行

　　當(dāng)啟動(dòng)完成后，在外界條件沒有劇變影響的條件下，全廠處于正常運(yùn)行狀態(tài)，全廠的發(fā)電功率與輻照變化存在直接關(guān)聯(lián)。

　　2.2.5云遮運(yùn)行

　　當(dāng)投射到吸熱器表面的輻照強(qiáng)度低于吸熱器設(shè)計(jì)的下限達(dá)到N個(gè)（由具體設(shè)計(jì)決定）時(shí)間步長(zhǎng)后，定日鏡場(chǎng)開始啟動(dòng)偏轉(zhuǎn)到待機(jī)狀態(tài)的程序；由此導(dǎo)致當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)汽壓強(qiáng)低于設(shè)定值時(shí)（為了確保與電網(wǎng)持續(xù)聯(lián)接，該設(shè)定值越小越好），在儲(chǔ)能充足的條件下，由儲(chǔ)能系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生蒸汽供給汽輪機(jī)。若在定日鏡場(chǎng)完全偏轉(zhuǎn)前輻照強(qiáng)度恢復(fù)，則重新將定日鏡從當(dāng)前位置投射聚焦到吸熱器表面運(yùn)行。該過(guò)程的基本邏輯判斷。

　　2.2.6晚間關(guān)停

　　當(dāng)傍晚投射到吸熱器表面的聚光輻照強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)下限值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)鏡場(chǎng)從聚焦吸熱器的位置偏轉(zhuǎn)到待機(jī)狀態(tài)的程序，控制調(diào)壓和調(diào)溫裝置來(lái)減小汽輪機(jī)所帶負(fù)載，最后將發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)解裂。

　　2.2.7事故應(yīng)急運(yùn)行

　　事故主要來(lái)源于吸熱器及鏡場(chǎng)兩個(gè)方面：吸熱器的故障主要發(fā)生在給水系統(tǒng)，比如給水泵失靈、管路出現(xiàn)機(jī)械或電氣故障，此時(shí)由于吸熱器表面仍有很強(qiáng)聚光分布，所以在啟動(dòng)定日鏡場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的同時(shí)必須啟用噴水減溫系統(tǒng)，并開啟吸熱器的安全閥。鏡場(chǎng)的故障通常來(lái)自于通訊或供電中斷，此時(shí)必須啟用備用電源偏置定日鏡到待機(jī)位置。

　　3結(jié)論

　　本文就太陽(yáng)能光熱發(fā)電控制技術(shù)的現(xiàn)狀及特點(diǎn)給出了詳細(xì)的介紹，并對(duì)太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)電站的運(yùn)行方式做出了相關(guān)解釋。針對(duì)如今嚴(yán)重的環(huán)境污染，太陽(yáng)能作為新能源中最受青睞的綠色能源，不僅可以緩解環(huán)境污染的問題，同時(shí)也帶來(lái)了很大的商機(jī)。