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塔式光热发电定日镜的跟踪控制方法概述

 CSPPLAZA光热发电网报道:塔式太阳能热电厂接收塔的周围一般是数千到数万面的日光反射镜。这些反射镜的控制精度直接影响着接收塔的效率。从控制学上分,简单的可以分为两类:一类是开环控制;另一类是闭环控制。

 
一、开环控制
 
(1)全开环控制
 
  控制器(PLC,计算机或者其它控制设备)根据当地的地理信息和时间计算出太阳的高度角和方位角,再计算出日光反射镜将太阳光线始终反射到太阳光接收塔上应该转动的高度角和方位角;然后,通过驱动机电装置等实现太阳的跟踪。
 
  该方法需要高精度的机械装置和执行装置,成本较高。并且,对机电转动装置误差以及其它干扰不易消除,因此,当日光反射镜距离接收塔的距离较远时,控制很难达到最佳。
 
(2)开环控制辅助定期校正
 
  控制方法基本上同全开环控制相同。只是为了克服太阳轨迹计算误差、机电转动装置误差等加入了定期校正的方法。一般是采用光斑成像技术和图像识别技术,定时对指定的某块日光反射镜进行校正。
 
  由于某个时刻只能对单一的反射镜进行校正,当镜场面积太大,就会存在成本高,校正周期长、技术复杂等问题。也有公司提出了人造光源进行定期校正的方法,实现了小功率低成本的校正。但实际工程化应用尚待验证。
 
二、闭环控制
 
(1)光斑闭环控制
 
  通过检测日光反射镜在在太阳光能量接收器上的光斑的位置和设定的光斑位置之间的偏差作为反馈,来调整日光反射镜的双轴转动角度,直到误差到允许的范围之内,这样的控制过程由于有反馈信号存在,因此可以实现较精准的控制。
 
  但是,太阳光接收器上的光斑是由成千上万片反射镜的光斑组成的,对于某个镜子的光斑识别很困难。而且,该系统成本也比较高,也难以实现。
 
(2)其它闭环
 
  2010年浙江中控太阳能技术有限公司提出了一种基于参照镜的闭环控制方法。该方法每个反射镜增加了一一对应的参照镜、光电跟踪器。通过获得参照镜的反射光线在光电跟踪器上的位置来调整反射镜的角度。该方法成本较低,可以实现实时校正。
 
  此外,还有通过其它方法来进行闭环的方法,有基于光学的,也有基于其它方式的。笔者也希望,尽快研究出成熟可靠的方式来实现塔式反射镜的精确跟踪,为塔式的大规模工程化应用奠定基础。
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