基于吸热器温度控制的塔式光热电站定日镜调度方法技术

本发明专利技术属于塔式太阳能光热发电技术领域，特别涉及基于吸热器温度控制的塔式光热电站定日镜调度方法，包括以下步骤：首先获取吸热器当前参数和状态以及当前及短期内太阳辐射、气象参数、云的影响参数，计算一定时间内各时序对应的温度相关参数并判定是否超限；若没有超限则确认各时序各定日镜目标点；若存在超限情况，则以逐步将各定日镜从初始瞄准点往吸热器边缘移动后的计算瞄准点来计算温度相关参数是否超限，直至不再超限，再确认各时序各定日镜目标点，调度定日镜。本发明专利技术基于吸热器温度相关参数控制定日镜目标点并调度定日镜，保证吸热器在各种正常稳态工况、启停及预热和镜场受云影响等变化工况下都能保证吸热器温度可控。可控。可控。

【技术实现步骤摘要】
基于吸热器温度控制的塔式光热电站定日镜调度方法


[0001]本专利技术属于塔式太阳能光热发电
，特别涉及基于吸热器温度控制的塔式光热电站定日镜调度方法。

技术介绍

[0002]塔式太阳能光热发电技术路线是太阳能光热发电中主要的发电形式之一，目前正得到越来越多的工程化应用推广。其基本原理为：利用众多定日镜构成的镜场，将太阳光反射到吸热塔顶部的吸热器上，加热吸热器中的工质，工质可以直接进入到汽轮发电机组中发电；也可以先进入储热系统、在需要发电时与换热系统进行热交换产生蒸汽推动汽轮发电机进行发电。
[0003]对于塔式集热而言，定日镜起着收集和汇集太阳辐射能的作用，吸热器负责将定日镜汇集的辐射能转换为传热工质的热能。定日镜是集热场中的主要设备，吸热器是集热场中的核心设备，它们也是塔式光热电站中的主要和关键设备。据现有的项目信息，规模较大的塔式光热电站，其定日镜数量庞大，通常会超过10000台。定日镜的作用是跟踪太阳并将太阳光精确地反射至吸热器。在需要定日镜反射太阳入射光时，必须给为其指定一个目标点。在给每台定日镜确定目标点时，一方面要考虑到镜场汇聚到吸热器上的总功率会受到定日镜自身特性和太阳辐射、太阳位置、天气、电站运行情况等外部因素影响；另一方面定日镜汇聚到吸热器上的功率分布还受到吸热器自身特性的限制。
[0004]吸热器运行工况十分恶劣，其不仅承受着高的热流密度，同时其热流密度还经常处于变化中，这对吸热器的安全、可靠运行提出了严峻的挑战。同时，由于定日镜与吸热器距离远，其在吸热器上的瞄准精度还受到定日镜自身性能限制，这也给吸热器的运行带来挑战。因此，集热场在运行中一是要保证吸热器的安全，二是维持镜场高效率运行状态，三是要保证吸热器工质出口参数满足设计要求。要实现上述目标，需对定日镜的目标点进行设置。
[0005]目前所采用的定日镜调度方法主要有：基于吸热器功率需求进行调度、基于吸热器表面热流密度需求进行调度。这两种方法存在的共同问题是没有完全考虑影响吸热器安全运行的因素。比如吸热器内部工质分配不均，工质分解，外部风速、风向，云的干扰等因素对吸热器温度的影响，这将使吸热器出现超温爆管，对熔盐吸热器也可能出现熔盐冻堵风险，这都对吸热器的安全运行带来不利影响。
[0006]与吸热器安全运行密切相关的参数是吸热器的温度绝对值、温度变化率、温度分布梯度。以吸热器表面功率或热流密度作为定日镜调度依据的方法，不能直接判断吸热器是否处于安全运行状态，比如对于同样的热流密度或功率，吸热器在不同的流程范围或不同运行工况下，其温度值可能会相差一倍，它并不能直接和可靠的反映吸热器是否处于安全运行中。
[0007]原有方法为保障吸热器安全，将吸热器表面热流密度按照从上到下均匀设置，在吸热器受热面端部的热流密度值需求较大，有更多的定日镜瞄准了吸热器的端部，导致定
日镜溢出损失增加，降低了镜场的运行效率。
[0008]吸热器受热面从进口到出口间流程较长，加之金属、工质自身有较高的比热容，使得整个吸热器具有较大的热惯性，而且吸热器不但受自身热力系统设备运行影响，同时又会受到云层、太阳辐射、太阳位置等外部日照和气象变化的影响。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于吸热器温度控制的定日镜目标点设置和调度方法，保证吸热器在各种正常稳态工况、启停及预热和镜场受云影响等变化工况下都能保证吸热器温度可控。
[0010]本专利技术所采用的技术方案为：
[0011]基于吸热器温度控制的塔式光热电站定日镜调度方法，包括以下步骤：
[0012]S1：首先获取吸热器当前参数和状态以及当前及短期内太阳辐射、气象参数、云的影响参数，以定日镜瞄准吸热器固定位作为初始瞄准点,利用吸热器计算模型，获得一定时间内各时序对应的吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数；
[0013]S2：将一定时间内各时序对应的吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数与设定值进行对比，判定一定时间内各时序对应的吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数是否超限；
[0014]S3：若一定时间内各时序对应的吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数没有超限，则确认各时序各定日镜目标点，并向定日镜的控制器发送目标点信号；
[0015]若一定时间内各时序对应的吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数存在超限情况，则以逐步将各定日镜从初始瞄准点往吸热器边缘移动后的计算瞄准点来计算吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数是否超限，直至一定时间内各时序对应的吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数不再超限；确认各时序各定日镜目标点，并向定日镜的控制器发送目标点信号，并调度定日镜。
[0016]本专利技术采用吸热器的温度绝对值、温度变化率、温度分布梯度等参数作为定日镜调度依据，实现了吸热器安全可控的目的，解决了原有方法不能可靠、准确、直观表征吸热器运行安全的问题。
[0017]本专利技术结合高精度短时云预测装置技术和太阳辐射及位置预计算技术，建立不同时序的定日镜目标点预瞄准数据库，避免了因日照气象等外部条件变化导致的吸热器因热惯性而引起的温度不可控问题。
[0018]作为本专利技术的优选方案，在步骤S3之前，将若干定日镜瞄准初始瞄准点，初始瞄准点靠近吸热器中部受热区域。本专利技术基于吸热器温度绝对值、温度变化率、温度分布梯度等直接和吸热器安全相关的参数作为控制对象，在保证这些参数安全可控的前提下，将定日镜初始瞄准点更多地瞄准在吸热器中部受热区域，适当允许吸热器表面热流密度不均匀度，降低定日镜的溢出损失，可保证吸热器安全的前提下兼顾镜场更高的运行效率。
[0019]作为本专利技术的优选方案，在步骤S3中，逐步设定各定日镜的计算瞄准点时，以从内环定日镜到外环定日镜的顺序，逐步移动定日镜的计算瞄准点。由于本专利技术设定计算瞄准点时，从调节内环到外环定日镜的计算瞄准点的顺序进行直至一定时间内各时序对应的吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数不再超限时停止，则仅需内内若干层的定日
镜需要调度。主要调度内环小光斑定日镜，既减少了定日镜调度数量，又降低了定日镜调动频率和移动范围，有效避免了因定日镜目标点变动造成吸热器参数扰动。因减少定日镜调度数量和频次，降低了计算耗时，并降低了定日镜的跟踪能耗。
[0020]作为本专利技术的优选方案，逐步设定各定日镜的计算瞄准点时，相邻环定日镜的计算瞄准点的移动方向相反。在设置定日镜目标点时，按其在镜场中的奇偶环数分别向吸热器上部和下部移动的方法，是若干定日镜在吸热器上的目标点更均匀。这种移动方法与向吸热器单侧移动相比，可降低吸热器端部温度，有利于减少循环迭代次数并能提高吸热器运行安全。
[0021]作为本专利技术的优选方案，在步骤S3中，以新的计算瞄准点来计算吸热器温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数是否超限时，也考虑当前及短期内太阳辐射、气象参数、云的影响参数影响。
[0022]作为本专利技术的优选方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于吸热器温度控制的塔式光热电站定日镜调度方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：首先获取吸热器(1)当前参数和状态以及当前及短期内太阳辐射、气象参数、云的影响参数，以定日镜瞄准吸热器固定位作为初始瞄准点，利用吸热器计算模型，获得一定时间内各时序对应的吸热器(1)的温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数；S2：将一定时间内各时序对应的吸热器(1)的温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数与设定值进行对比，判定一定时间内各时序对应的吸热器(1)的温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数是否超限；S3：若一定时间内各时序对应的吸热器(1)的温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数没有超限，则确认各时序各定日镜(2)的目标点(3)，并向定日镜(2)的控制器发送目标点信号；若一定时间内各时序对应的吸热器(1)的温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数存在超限情况，则以逐步将各定日镜(2)从初始瞄准点往吸热器(1)边缘移动后的计算瞄准点来计算吸热器(1)的温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数是否超限，直至一定时间内各时序对应的吸热器(1)的温度绝对值、温度变化速率、温度梯度参数不再超限；确认各时序各定日镜(2)的目标点(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚正稳，王娟娟，何杰，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：