塔式太阳能定日镜聚光策略及其应用仿真

太阳能热发电技术是21世纪解决环境污染和能源危机的有效途径之一。塔式太阳能热发电是大型太阳能发电中最为经济的发电形式。针对塔式热发电中定日镜的聚光问题展开研究,阐述了太阳位置算法、聚光策略以及应用仿真3方面内容。通过仿真,验证了定日镜聚光策略的可行性及实用性。同时,定日镜聚光问题研究为定日镜小型试验系统打下了良好的理论基础。     

塔式太阳能热发电站定日镜追踪控制系统的设计

针对传统光热发电方式效率低、规模小、成本高等问题,设计了塔式太阳能热发电站定日镜追踪控制系统。在这一系统中,现地控制器根据太阳位置算法、空间转换模型计算出镜面角度的理论值,并结合光束界定系统与镜场管理系统纠偏,驱动伺服电机完成镜面俯仰角、旋转角的调整,实现定日镜的跟踪控制。试验结果表明,应用这一系统,定日镜反射太阳光斑的精度高,符合运行要求。     

塔式太阳能发电定日镜系统设计与分析

以塔式太阳能发电装置的定日镜系统为研究分析的对象,通过研究传统定日镜跟踪太阳的方式,来分析其优缺点,并针对传统控制方式存在着不确定性和延迟性这一难点提出控制装置采用两蜗杆定位设备,对该设备上光敏电阻的反馈信号进行比较,再通过粗调传感器、细调传感器对定日镜系统进行控制,使之达到一定的准确性和即时性,最终来提高整个系统的发电效率。     

塔式太阳能热发电中的定日镜跟踪系统设计

在塔式太阳能热发电中,应用全新的跟踪聚光理论--陈氏跟踪方法[1].以PIC16F877单片机为控制核心,设计了闭环控制的定日镜跟踪系统.与传统的跟踪方式相比,自旋+仰角跟踪方式使得定日镜的像差小,可实现在任何气候条件下对日的稳定可靠跟踪.     

塔式太阳能热发电站中的定日镜跟踪装置研制

针对塔式太阳能热发电站中定日镜跟踪装置通常采用开环控制方式,存在跟踪精度低、累积误差大等缺点,该文介绍了一种采用双轴传动机构的新型跟踪装置硬件设计、工作原理和控制策略。该装置的控制系统采用开-闭环结合的控制方式,以DSP(TMS320F2812)作为控制器,与发送太阳位置信息和控制命令的监控计算机实时通信。实验结果表明,该跟踪装置设计合理,运行稳定,反应速度快,实时跟踪精度优于3.5 mrad,超调量小于3.2%,实现了定日镜的实时精准跟踪。     

定日镜镜面偏心距误差仿真分析与补偿算法

根据太阳能塔式发电定日镜高精度控制的需求,主要研究镜面偏心距对定日镜跟踪精度的影响,对其所造成的跟踪误差进行几何建模与仿真分析,研究结果表明镜面偏心距误差对追踪精度影响显著。为此提出一种实现镜面偏心距误差补偿的反射算法,利用实际定日镜实验装置的工作参数进行仿真计算与分析。分析结果表明该反射算法计算的姿态角误差小,计算量低,不仅能够很好地补偿镜面偏心距所造成的误差,而且特别适合植入嵌入式或者上位机控制平台,具有理想的应用前景。     

定日镜光斑轨迹仿真研究

塔式太阳能光热发电项目中定日镜场的调度与吸热器的耦合是整个项目的核心技术,主要的作用是保证电站的安全正常运行.本文仿真模拟了镜场中不同位置的定日镜在启停调度时在安置位和备用点之间的动作过程中光斑轨迹及与塔的相对位置.为定日镜的安全启停调度提供了理论依据.     

智能型太阳能跟踪系统设计与实现

在主动式跟踪太阳能热发电系统中,要求计算太阳位置以实现跟踪,提高发电效率。对于开环控制的太阳能跟踪系统,太阳位置的计算精度尤为重要。采用水平-俯仰双轴坐标系统,利用32位ARM (advanced RISC machine)公司的嵌入式微处理器,以步进电机作为执行机构,提出了基于程控跟踪和光电跟踪相结合的复合跟踪方式,并采用基于J2000.0为基准历元的太阳位置计算系统,减小了计算误差,提高了跟踪精度。该跟踪装置是一种能根据不同地理位置和时间自动计算太阳运行参数,通过光电检测构成反馈回路,实现在不同环境下自动跟踪的智能型跟踪装置。     

用于太阳能集热装置的太阳跟踪传感器

太阳跟踪系统精度偏低对太阳能热发电的效率的提高有一定的影响,如何提高跟踪系统的精度也是研究太阳能利用的一个重要方面。本文介绍了一种新的太阳跟踪传感器的设计方法,把太阳位置的偏差信号通过数模转换转化成数字量作为控制信号来精确控制步进电机调整传感器位置,与以往运用简单的电平信号来判断太阳位置的方法相比,能够实现高精度测量,也有利于把信号的传输。实验表明,测量精度能够满足太阳跟踪系统的需要,该设计具有一定的实用价值。     

基于步进电机的太阳跟踪系统设计

在碟式太刚能热发电中,跟踪系统能够大大提高太阳能的利用率.依据高精度的太阳位置算法,利用32位ARM(Advanced RISC Machines)嵌入式微处理器,以步进电机作为执行机构,实现了双轴太阳跟踪系统的设计.试验表明,跟踪精度能够满足碟式太阳能热发电的需要,系统的性能稳定、功能丰富,具有较高的实用价值.     

塔式太阳能热电站系统仿真与分析

该文以八达岭1 MW塔式太阳能热发电系统为研究对象,建立了以水/水蒸汽为工质、带储能系统的塔式太阳能热发电■分析模型,并利用已有仿真平台模拟了电站在变工况下的状态参数。在此基础上,对整个电站进行了设计工况及变工况条件下■分析,辨识了各子系统热效率和■效率的变化规律。结果表明,设计工况下吸热器的损失率最高,可通过提高吸热器出口蒸汽温度来提高其效率。非设计工况下,定日镜场的效率受其与太阳相对位置的影响,其它子系统效率随太阳直射辐射强度(direct normal insolation,DNI)的增大而增大;充热过程中,随着进入储能系统蒸汽量的减少,储能系统和电站效率越来越高;放热过程中,储能系统释放的蒸汽流量对储能系统和电站的效率有显著的影响。     

“青海塔式太阳能热发电聚光控制系统研制取得新进展

正近日,青海省科技厅组织实施的2012年青海省重大科技专项"塔式太阳能热发电聚光控制系统的研制"项目通过专家验收,成果达到国内领先水平。该项目通过基于分布式通讯和集群协同控制策略的大规模定日镜聚光技术研究,开发了太阳能发电全流程的设计、运营、管理软件系统的开发与系统集成,开展了自主校正与精确跟踪的智能化小面积定日镜装备验证、镜场大规模协调聚光控制技术并实现系统可靠性验证以及太阳能热发电装备宽温、防尘、防腐蚀的现场可     

西班牙建成欧洲首个商业性太阳能发电厂

2004年．西班牙阿文戈亚能源公司旗下的索鲁卡尔公司耗资3500万欧元，开始建造PS10电厂。这座电厂根据塔式太阳能热发电技术的原理实现大容量发电。电厂中有一座115m高的电塔．周围有624个日光反射装置，即“定日镜”。定日镜将阳光反射到电塔顶部的接收器上。塔内的多家媒体介绍了“可以节省至少30％能源消耗的新能效型轴承”和“可以降低总运营成本的能效型解决方案”。     

塔式太阳能镜场三轴支撑定日镜控制装置

为了解决常规塔式太阳能镜场中单轴定日镜不稳、易损坏的问题,提出了基于三轴支撑定日镜的塔式太阳能镜场控制系统,设计了独特的三轴支撑定日镜。本文根据实际运行需要,采取程序与传感器混合控制的方法,实现对太阳光线的实时监测;为了提高系统吸热效率,通过图像监测与处理的方法,定时提取定量定日镜进行偏差校正;根据3种定日镜控制方法,设计了基于PLC的3种计算模块,实时计算镜面最理想的位置。试验结果表明,基于三轴支撑定日镜的塔式太阳能镜场控制系统能达到实际工程需要,实现定日追踪。     

基于DSP的日光方位传感器原理及软件设计

针对塔式太阳能发电系统多定日镜跟踪太阳的问题,提出了一种基于信号处理芯片(DSP)的两轴日光方位传感器。传感器由DSP、四象限光电池、高度角调节电机、方位角调节电机和编码器等构成,控制软件包括模拟量的采集程序、电机控制程序、光电编码器的读数程序等。传感器根据四象限光电池的电压信号调节高度角电机和方位角电机,使光线与四象限光电池垂直,读取编码器的数据进行变换即可得到太阳的实时位置信息。设计的日光方位传感器结构简单、成本低廉,适用于多种受光器件的群控跟踪系统。     

太阳跟踪控制系统的研究与设计

太阳跟踪控制系统能使太阳能聚光器受光面始终垂直于太阳入射光线,显著增加太阳能热发电系统的能量接收量,大大提高太阳能发电系统的发电效率。本文设计了一种基于STM32的双轴太阳跟踪控制系统,该系统可根据光照条件变化自动切换视日运动轨迹跟踪控制方法与光电跟踪控制方法,调整电机转动最终完成太阳位置的全天候精确跟踪。实验表明该双轴跟踪控制系统的太阳位置每小时累计误差小于2°,基本满足预期要求,在太阳能热利用产品上具有较高应用价值。     

基于晴空因子的塔式太阳能集热器热效率计算

太阳辐射强度空间分布不均会影响塔式光热镜场能量转换效率.太阳辐射光线经气溶胶、云层和悬浮颗粒物等的折射、吸收和散射到达地面后,又受到定日镜场光学效率的影响,使得集热器出口熔盐温度变化较大.基于此,建立云层分类、镜场光线模拟和集热器换热的综合模型,仿真验证气象因素对塔式热发电系统输出效率的影响。     

塔式太阳能热力发电技术进展

开发和利用太阳能是当今世界新能源技术革命所面临的重大课题,尤其是太阳能热力发电对人类环境的改善和电力行业可持续发展具有重要的战略意义,必将成为本世纪一种重要能源产业.为此,在比较3种太阳能热力发电系统性能的基础上,阐述了塔式太阳能热力发电系统的发展历程和特点,介绍了塔式热力发电的基本原理及其示范电站的技术进展,着重分析了塔式热力发电所涉及的关键技术,包括太阳热能定日镜、受热器和高温热能储存技术.通过对关键技术的分析,指出大规模高温热能储存是实现太阳能热力发电需优先解决的关键技术,同时提出了发展中国塔式太阳能热力发电技术所需相关基础研究的建议.     

塔式太阳能电站三轴定日镜装置研究

针对现有塔式太阳能定日镜装置在极端天气下稳定性差的问题,本文提出采用三轴支撑方式的定日镜装置,通过有限元分析方法确定了3个支撑轴最优位置,根据地理位置和时间推算太阳的高度角和方位角,结合反射定律得到控制定日镜平面的最佳空间角度。在优化布置支撑轴的基础上,对支撑轴的高度控制量进行推导计算,并设计了相应的定日镜控制系统。最后,以某塔式太阳能电站实际数据为例进行试验验证,结果表明本文提出的定日镜控制系统正确可行。     

定日镜采光机的结构及实现原理

开发出一套定日镜采光机,包括太阳双轴驱动系统、超白银镜、跟踪控制系统等三部分。系统利用GPS模块获得所在地经纬度、日期和时刻,基于天文算法计算出太阳精确方位,然后进一步计算出镜面法向方位,使得镜面将太阳光稳定准确地地反射到窗户,为室内提供照明。该系统可自动化运行,利用GPS信息可智能判断日出、日落时间,能够在多云天气下运行,可以避免光敏传感器跟踪不稳定问题。通过实验证明,安装定日镜采光机可以有效地改善背阴房间的采光效果。