槽式太陽能光熱發電系統設計

　　本控制方案是針對內蒙古鄂爾多斯50MW槽式太陽能電站設計。采用全廠DCS集中控制方式。DCS作為太陽能電站的控制核心系統分為太陽能鏡場（SF）控制系統、導熱油（HTF）系統控制系統、儲熱（TES）系統控制系統、汽水循環（SG）系統控制系統、T/G島控制系統及協調控制系統。DCS系統結構如圖1所示。

　　1、總體設計方案

　　本控制系統針對50MW太陽能電站設計。鏡場追日采用主動跟蹤太陽位置方式，就地執行機構采用液壓式，鏡場相關設備與DCS之間采用網絡通訊方式。太陽能光熱發電的各子系統中裝配有溫度、流量、壓力、轉速、圖像等各種傳感器，當系統運行時，大量連續的、間斷的測量數據以及報警信號從各子系統通過網絡傳輸至主控系統，主控系統根據程序預先設定的控制策略進行運算、處理，然后實時發出指令至各控制系統，控制相應設備執行相應動作或提醒操作人員進行人工干預，同時記錄和顯示相關參數，包括系統管道、儀器、指示閥門的工作狀態等。本控制方案的設計只針對太陽能鏡場控制、HTF換熱油控制、TES儲能換熱控制。

　　2、鏡場控制系統

　　太陽能光熱發電中的鏡場部分主要功能是負責太陽能采集，4個太陽能集熱組件（SCA）組成一個回路（LOOP），如圖2所示，由156個回路的集合構成太陽集熱場區。

　　鏡場的控制主要由通訊控制系統（SCS）及就地控制系統（LOC）兩部分構成。其中鏡場就地控制系統由LOC（控制系統）和就地液壓執行機構兩部分構成，本控制方案中LOC控制原理采用主動跟蹤，“開環”控制方式。

　　考慮到鏡場系統占地范圍廣、監視和控制參數多、設備布置分散的特點，對鏡場控制系統及導熱油循環系統的現場儀表、控制閥門、馬達執行器等設備將以網絡通的連接方式接入DCS控制系統，能夠有效地減少控制電纜的用量，大大減輕施工工作量，同時達到優化系統設計，降低工程造價的目的。

　　3、導熱油（HTF）控制

　　在太陽能電站工作過程中，要保證太陽能鏡場出口處HTF溫度為393℃，通過調節HTF主泵的流量來實現，HTF主泵系統一般采用兩運一備方式，當運行泵跳閘后，備用泵投入運行?？刂圃砣鐖D３。

　　當HTF油溫度升高時，其體積會有一定的膨脹，膨脹罐內HTF油液位升高，當HTF油液位升高至一定的高度后聯鎖開啟膨脹罐至溢流罐的電動閥門，將HTF油排放至溢流罐中。當HTF油溫度降低后，膨脹罐內HTF油的液位下降，利用溢流泵將溢流罐中的HTF油送回至膨脹罐中。同時膨脹罐內設有充氮保護來保證系統安全、維持膨脹罐內的壓力，膨脹罐內的壓力由充氮管路上的閥門控制。

　　防凝的控制是要保證HTF的最低設定溫度，防止HTF的凝固。在防凝鍋爐投運過程時，通過調節天然氣進氣量和送風量來控制被加熱的HTF油的溫度。此外還可以利用防凝鍋爐加熱HTF油進行儲熱、發電。

　　4、儲熱（TES）系統控制

　　儲熱系統的控制主要是對儲熱過程控制與放熱過程控制。此外還包括熔鹽的防凝、熔鹽罐的旁路控制及鹽罐的本身的自循環控制。在儲熱過程中熔鹽從冷鹽罐中經油鹽換熱器換熱后進入到熱鹽罐中。

　　在2個熔鹽罐之間設有旁路裝置，旁路裝置可將熱罐內剩余少量的熔鹽導入至冷罐中。在鹽罐內設有電加熱裝置用于鹽罐內熔鹽的防凝，在熔鹽經過的管路及換熱器上也設有伴熱裝置以防止熔鹽在管路上凝固。

　　在熔鹽儲熱的過程中需要保證經換熱后進入熱鹽罐內的熔鹽達到一定的溫度。由于該過程中HTF的流量取決于日照強度及機組負荷情況，所以我們通過調節熔鹽的換熱流量來控制熔鹽的溫度，而熔鹽的流量由變頻泵來控制。

　　5、結語

　　該系統設計突破了以往的一套控制裝置只能控制一面反射鏡的限制。對數百面反射鏡進行同時跟蹤，將數百或數千平方米的陽光聚焦到光能轉換部件上。將底層控制系統由以往的PLC控制升級為DCS系統控制，DCS控制系統可實現復雜的邏輯控制、操作方便、安全可靠。此外還可與全廠DCS系統實現無縫連接、統一管理。