太阳能热发电的跟踪与控制技术-章素华.pdf

章素华讲太阳能热发电的跟踪与控制技术 亚行跟踪和控制专家：章素华 跟踪与控制是光热发电非常重要的环节。它是取热、聚热、用热的过程的大脑中枢，操纵这 个太阳能应用过程的精度、能效、运转、安全等关键方面。 下面将简单介绍跟踪与控制工作原理和解决方案，提出中国这个领域的一些需要思考的问 题。 1、跟踪与控制任务： 现代的太阳能聚热技术，是通过若干地面的聚日镜将太阳热能聚集起来，用于供热或者发电。 太阳能聚日镜聚热方法有很多种类，比较成熟常用的方法有塔式、槽式、碟式。 不管哪种聚热方法，准确的捕获太阳光热能，将分散的太阳热能聚集到一起的原理是相同的， 这样需要位于地球表面的聚日镜，能够准确跟踪太阳运动轨迹，将太阳射入镜面的热能反射 到集热点，聚集起分散热能。 图1：塔式、槽式、碟式太阳能聚日镜示意图 太阳能跟踪器能够保持太阳光线与平面垂直照射，使太阳能发电的转换率最大化。西班牙阿 波罗 112 太阳能双轴跟踪器系统采用升降（南北方向）和方位角转动（东西方向）。跟踪器 转动80 平方米PV 电池平面，保持太阳光线垂直角度照射，比一般固定系统利用率高40% 。 跟踪器的跟踪精度达到0.01 度。 1 以下是一组数据，样品采集在马德里（北纬40, 45º），数值比较kWh/m2/天。 月份muoth 30º固定fixed 30º 双轴biaxial tracker 对比compare (%) 1 2,937 4,135 40 2 3,249 4,586 41 3 5,275 7,379 39,8 4 5,885 7,971 35,4 5 6,388 8,937 39,9 6 6,814 10,083 47,9 7 7,305 10,301 41 8 6,958 9,438 35,6 9 6,195 8,213 32,5 10 4,348 5,695 31 11 3,517 4,565 30 12 2,920 4,021 37 年平均数值 5,149 7,11 37,6 Year avg. data 聚日镜如何自动跟踪太阳轨迹，如果我们遇到雨雪、多云天气看不到太阳，怎么办？我们需 要一个智能的跟踪与控制系统，使聚日镜高效、可靠、安全连续完成能量转化工作，能够精 确的控制聚日镜跟踪太阳轨迹，能够完成镜位调适、跟踪精度、紧急保护等重要协同任务。 同时要完成镜场、聚热、热力系统平衡、发电输送等项控制任务。 与常规的热控专业一样，跟踪与控制系统有4 个功能：测量、控制、顺控、保护等功能，采 用常规的PLC/DCS 设备即可,关键是跟踪和控制策略的研究。测量控制设备采用现场总线技 术与集中监控模式，在单台聚日镜分散测控的基础上，按照聚热的工艺流程需求，按照聚日 镜的排列组合形式