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精准跟踪 ——菲尼克斯电气ILC151控制器使光热电站跟踪系统更加灵活高效

已有 29 次阅读  2017-08-02 14:34   标签菲尼克斯电气  能源 

太阳能热发电(Concentrated Solar Power,简称CSP)是一种利用太阳能聚光热发电技术,也称为光热发电。不同于传统的光伏发电,太阳能光热发电可以凭借其有效的储热系统,对热能实现0-12小时的储存,从而实现更为持续、稳定的能量输出。

近年来,我国新能源产业一直保持快速发展,然而,一方面,国家政策对太阳能热发电行业开始给予支持,另一方面,“三北”地区弃光现象仍然比较严重。要如何解决这一矛盾呢?专业人士认为:储能是减少弃光,保证太阳能热发电在内的可再生能源发电健康发展的关键手段。太阳能热发电由于配置了储热系统,对于电网来说属于优质电力。太阳能热发电不仅可以保证供电的稳定性与平滑性,还能降低发电成本,是保证新一代能源系统运作顺畅的最优路径。

全球光热发电市场近几年迅猛发展。截止2014年底,全球光热发电累计装机容量超过4.5GW。国际能源署预测,到2050年光热发电可贡献全球11%的电力需求。根据聚光方式的不同,光热发电可分为4种方式:槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式。其中槽式光热发电在1984年就已经实现商业化,塔式光热发电和菲涅尔式光热发电也分别于2006年以及2012年实现商业化。由于技术难度的原因,蝶式-斯特林发电机光热发电目前还处于试点、验证阶段。

光热发电站的具体组成部分主要分为镜场、储热系统和发电机及辅助设施。太阳光通过镜面的反射聚集在集热器上。根据模式的不同,集热器可以分为集热管(槽式)、吸热器(塔式),再将吸聚热能的热熔盐或热熔油输送到蒸汽热交换器中,产生蒸汽推动涡轮机,带动发电机发电。在能量由光能到热能,再到动能、电能的转换过程中,定日镜面的精确控制尤为重要,它关系到光热电站的效率高低。良好的定日镜控制柜可以优化定日镜逐日的控制方式,使定日镜或者槽式镜面时刻追踪太阳的角度,从而最大程度提高发电效率。

菲尼克斯电气ILC151控制器专为光热发电镜场控制而设计,可以提供含全套模块的功能库,其中采用NREL算法的复杂模块计算太阳高度角和方位角,并换算成太阳与定日镜或槽面的夹角。控制系统中的核心控制器根据当地经纬度、当地标准时间以及太阳能集热器的安装方位,计算出太阳能集热板的聚焦角度,并根据倾角传感器反馈的实际角度来控制传动系统的运动,以确保光线始终聚集在集热管或吸热器上,从而使辐射到其表面的太阳能量最大化。

集成ILC151控制器的定日镜控制柜支持多种类型的温度传感器,并有易配置的RS485通讯模块和模拟量输入模块,基于文件配置进行初始化参数设定,可以根据实际镜场布置灵活的通讯网络。

菲尼克斯电气ILC系列PLC是整个系统的核心和大脑,它的主要作用是实时计算太阳位置,调整聚光器精确跟踪太阳,并实时测量油温和液压系统压力,发送运行数据到主控系统,同时接受来自主控的数据,时时刻刻保证系统的精确运行。

根据西班牙某电站的现场情况,定日镜控制柜可以在不同模式下操作运行。实际运行中,根据计算得出理论太阳角度和通过倾角传感器反馈镜面实际角度,并控制聚光器朝向目标角度运转。聚光器运动到太阳传感器检测角度范围内,聚光器启动跟踪模式,一旦进入到设定误差角度范围即切换进入微调模式。聚光器继续由东向西运动,直到系统检测到跟踪偏差小于0.1度(根据参数设定),聚光器停止转动,并进入自动模式。PLC控制器随时根据NREL算法计算出太阳位置,保证聚光器镜面时刻跟随太阳转动。

运用菲尼克斯电气ILC151控制器的聚光器可以敏捷、高效的追踪太阳,同时可以通过冗余的以太网络保证数据安全的以Modebus TCP的方式传输至上层DCS控制系统,从而实现光热发电站的高效运行。

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