槽式太阳能跟踪控制系统的研制及应用.pdf

第 31 卷 第 2 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.2 2015 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2015 45 槽式太阳能跟踪控制系统的研制及应用 1 1※ 2 3 1 王金平 ，王 军 ，冯 炜 , 王登文 ，张耀明 （1. 东南大学能源与环境学院太阳能技术研究中心，南京 210096 ； 2. 南瑞太阳能科技有限公司, 南京 211000 ； 3. 南京帕偌特太阳能有限公司，南京 211000) 摘 要： 目前在太阳能热发电领域，仅有槽式太阳能实现了商业发电，但是槽式太阳能需要实时进行太阳跟踪。为了提 高槽式太阳能跟踪精度，该文研制了一种基于可编程逻辑控制器 PLC 的太阳自动跟踪系统，并采用视日运动轨迹算法主 动式跟踪策略，计算出槽式太阳聚光器跟踪太阳的旋转角度，并用该角度产生控制指令驱动液压油缸，实现对南北布置 东西跟踪的槽式太阳能聚光器的精确太阳跟踪，选取了 4 个典型日期分析该跟踪系统在 4 个典型日期时太阳位置的高度 角、方位角、跟踪太阳的旋转角度以及聚光器的旋转角度等数据，研究聚光器的运行特性。应用结果显示,该跟踪控制系 统计算的太阳位置算法与国际上比较先进的高精度太阳位置 SPA 计算算法之间的误差在 0.12° 以内，角度传感器的变送 误差在 0.044° 以内，间歇跟踪驱动最大误差在 0.4° 以内，经过现场测试整个跟踪系统的误差在 0.5° 以内。同时，对聚光 器的运行轨迹数据分析显示抛物槽式聚光器的全年最大运行速率出现在冬至日的正午时刻，达到 0.398°/min 。该研究可 以为抛物槽式太阳能聚光器的传动机构设计提供理论依据。 关键词：太阳能；太阳能集热器；跟踪；系统；PLC；液压驱动 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.02.007 中图分类号：TK531.1 ；TK531.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2015)-02-0045-08 王金平，王 军，冯 炜, 等. 槽式太阳能跟踪控制系统的研制及应用[J].农业工程学报，2015，31(2)：45－52. Wang Jinping, Wang Jun, Feng Wei, et al. Development and application of sun-tracking control system for parabolic trough solar collector[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(2): 45 －52. (in Chinese with English abstract) 跟踪[12-13] ，也有利用视日运动轨迹进行主动跟踪[14-16] 。被 0 引 言 动式跟踪如果传感器不能准确测量太阳位置则会造成较 太阳能资源清洁无污染，而且取之不竭用之不尽[1-3] 。 大的跟踪误差；为了保证大风等恶劣天气时太阳聚光器 在太阳能热发电领域，仅有槽式太阳能热发电技术实现 不被大风破坏，大型太阳能聚光器跟踪控制系统还需要 [4] 设计抗风载保护[17] 。 了商业化发电 ，聚光集热系统是槽式太阳能热发电系统 的核心，太阳跟踪精度直接影响了槽