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定日镜自动控制系统设计应用 山东德州皇明太阳能集团有限公司技术研发部一张长江王杰蔡朝刚 一前言 统设定固定的时间值，每隔一定时间，系统间歇运 目前中国太阳能低温热利用已经走到了世界的 行。此方式方便、简单，节约电机的电能，但是随 前列，中国的发展模式得到了世界的关注和认可， 着太阳的运动，镜子的部分反射光不能反射到吸热 然而我国的太阳能发电技术还只是处于起步阶段。 器上，造成了浪费。连续式是指电机依太阳跟踪计 太阳能发电的两种形式是太阳能光伏发电和太阳能 算值以连续低速的方式运行，进行太阳跟踪。此种 热发电，太阳能热发电在国外有几十年的发展历史， 方式光斑效果更好，系统更加稳定、可靠，但是由 在我国还只是一个新兴的产业。太阳能热发电的三 于电机时刻都在运行，要多耗费一些电能。 种主要形式是塔式、槽式和碟式，其中塔式高温热 发电具有能大规模推广，实现产业化的优点，发展 前景比较广阔。 二系统运行原理 塔式太阳能电站主要由定日镜场和热电厂两部 分组成。它是利用几十或上百面可以独立跟踪太阳 的定日镜组成镜场，每面镜子将太阳光反射到固定 在吸热塔顶部的接收器上，由接收器将光能转换为 热能，并加热工质产生高温蒸汽推动汽轮发电机组 发电，从而将太阳能转换为电能。 定日镜是塔式太阳能热发电的关键部件，也是 电站的主要投资部分，数量多，占地面积较大，每 图1定日镜 个镜子相对于吸热塔的位置都不一样，定日镜对太 阳的跟踪效果将直接影响太阳能的利用效率。为确 定日镜控制系统通过控制多台定日镜将不同时 保太阳能发电站的正常稳定运行，需要根据太阳的 刻的太阳光线反射后聚焦至同一目标位置，实现多 运动规律制定适合的定日镜精确追日方式，确保将 组光线定点投射、叠加并产生高温。由于太阳高度 太阳光反射后聚集到吸热器上。 角和方位角每时每刻都在不停的变化，也就意味着 每个定日镜入射光线的高度角和方位角也在不断变 三太阳能自动跟踪系统设计 化，但最终目标点的位置固定不变，这样反射光线 定日镜由支架、传动系统、反光镜及控制系统 在理论上是不变的，由此可以根据太阳高度、方位 四部分组成，如图l所示。支架是整个定日镜的支 角度计算出定日镜法线位置，从而实现精确定位。 撑部分，将各个部件稳定的连接在一起。反光镜固 目前，国际主流定日镜控制方式为程序控制，它通 定在支架上，通过传动系统的随时调整，将太阳入 过太阳的运动规律按时间计算出太阳的运行角度。 射光反射到吸热塔的集热器上，现在绝大部分厂家 该控制方式需要严格的机械加工精度保证，且长期 都采用超白玻璃镀银镜。控制系统采用方位、俯仰 运行使用过程中存在累计误差。为克服累计误差， 双轴驱动的方式控制定日镜来自动跟踪太阳。目前， 必须加入光线检测装置即闭环控制，定期或不定期 国际上对定日镜的控制有断续式和连续式两种运行 的对反射效果进行巡检校正，确保定日镜对太阳光 模式。断续式指驱动电机并不连续转动，预先给系 的反射效果。 ——@—— 万方数据万方数据 SOLARENERGY312009 四控制系统硬件配置及软件设计 刚 定日镜的控制系统采用西f1-子S7-300系列可编 二j 程序初始化