本發(fā)明涉及太陽能光熱發(fā)電技術領域，具體為一種用于太陽能集熱發(fā)電的集熱場鏡場出口溫度控制方法。

背景技術：

太陽能熱發(fā)電是一種可集中進行規(guī)模化發(fā)電的清潔能源方式。槽式系統(tǒng)是目前太陽能集熱發(fā)電方式當中，技術成熟度和商業(yè)化驗證度最高的。太陽能熱發(fā)電所需要的熱源全部來自于太陽光照，而太陽光照在一天內各個時間點的光照強度存在很大差異，由于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)啟停過程長，步驟繁瑣，代價較大。

當光照情況適中時，需要通過集熱場流量調節(jié)來控制集熱場導熱油的出口溫度，保證換熱器具有較高的工作效率。而隨著光照強度的降低，通過調整循環(huán)泵泵速從而實現(xiàn)流量調節(jié)來控制導熱油出口溫度恒定，而此時如何保證在DNI發(fā)生變化、入口溫度發(fā)生變化時能及時調整導熱油流量從而精確控制導熱油出口溫度是一個技術難關，有待解決。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種用于太陽能集熱發(fā)電的集熱場鏡場出口溫度控制方法，通過該方法，能夠有效的改善流量調整不及時而造成的各種問題，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種用于太陽能集熱發(fā)電的集熱場鏡場出口溫度控制方法，將前饋DNI、集熱場入口溫度引入系統(tǒng)，通過前饋補償?shù)姆绞郊皶r對流量進行補償，當前饋DNI、集熱場入口溫度發(fā)生變化時，通過前饋環(huán)節(jié)立即算出適當?shù)牧髁垦a償值并疊加到溫度控制器的輸出端，并通過流量控制器及時調整泵速對前饋DNI、集熱場入口溫度的變化做出快速反應，而無需等到前饋DNI、集熱場入口溫度的影響反應到出口溫度時才進行調整。

優(yōu)選的，將輻照儀的DNI數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、以及回路進出口溫度數(shù)據(jù)接入控制回路中的上位控制器中，通過上位軟件對以上各參數(shù)進行直接處理。

優(yōu)選的， 建立流量與出口溫度間的數(shù)學模型，根據(jù)該模型整定PID參數(shù)，保證DNI和入口溫度盡量穩(wěn)定，通過手動調節(jié)導熱油流量進行出口溫度階躍測試，采集出口溫度的變化曲線。

優(yōu)選的，建立DNI與出口溫度間的數(shù)學模型，根據(jù)該模型整定PID參數(shù)，保證前饋參數(shù)入口溫度和導熱油流量不變，在天氣適宜的情況下，當DNI發(fā)生階躍變化后，采集出口溫度變化曲線。

優(yōu)選的，如果天氣適宜的情況下，則需要采集多次采集DNI階躍變化對出口溫度的影響并多次采集出口溫度變化曲線。

優(yōu)選的，建立入口溫度與出口溫度間的數(shù)學模型，根據(jù)該模型整定前饋PID參數(shù)，保證DNI和流量穩(wěn)定，手動調節(jié)入口溫度發(fā)生階躍變化，采集出口溫度的變化曲線。

優(yōu)選的，通過建立各個參數(shù)之間的數(shù)學模型，對回路溫度控制的基礎而建立了三種前饋補償策略：

（1）出口溫度-流量PID：通過設定的出口溫度對回路流量進行直接整定，通過PID調節(jié)，整定出不同設定溫度下對應的回路流量；

（2）流量-循環(huán)泵速PID：導熱油的特性因溫度變化而變化，且循環(huán)泵轉速與導熱油流量不遵循相似定律，故建立內環(huán)控制，該控制通過設定的流量大小對循環(huán)泵速進行直接整定，從而得到穩(wěn)定的流量輸出。通過直接控制循環(huán)泵輸出的方式進行控制，通過設定的流量大小對循環(huán)泵速進行直接整定，從而得到穩(wěn)定的流量輸出；

（3）入口溫度-空冷器輸出PID：通過設定的入口溫度對空冷器輸出進行直接整定，通過PID調節(jié)，整定出不同設定溫度下對應的空冷器輸出。

優(yōu)選的，為提高系統(tǒng)的控制性能以及響應速度，有效的減小回路的溫度波動，建立的以下三種控制前饋補償：

（1）DNI變化補償：將DNI的變化通過一定的增益后直接作用回路流量中，該公式為：△流量=（△DNI+偏置）*增益；

（2）入口溫度變化補償：將入口溫度的變化通過一定增益后直接作用回路流量中，該公式為：△流量=（△入口溫度+偏置）*增益；

（3）流量手動修正補償：用于出現(xiàn)超溫等異常情況下使用，需手動及時改變回路流量，整個回路的控制補償公式為：

△流量MV=（△入口溫度+偏置）*增益+（△DNI+偏置）*增益

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：針對目前DNI發(fā)生變化而導熱油流量無法及時調整的問題，提出將DNI、鏡場入口溫度引入系統(tǒng)，通過前饋的方式及時對流量進行補償,這樣當DNI、回路入口溫度發(fā)生變化時，通過前饋環(huán)節(jié)立即算出適當?shù)牧髁垦a償值并疊加到上位控制器的輸出端，進而及時調整泵速對DNI、回路入口溫度的變化做出快速反應，而無需等到DNI的影響反應到出口溫度時才進行調整,這將有效的改善流量調整不及時而造成的各種問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原理框圖；

圖2為本發(fā)明前饋補償策略示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中內蒙試驗基地硅油系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)曲線圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

以下以單個回路為例進行描述，該控制方法同時適用單個回路出口溫度的控制，同時也適用于整個集熱場的出口溫度控制。

實施例：

請參閱圖1，針對目前DNI發(fā)生變化而導熱油流量無法及時調整的問題,本發(fā)明提供一種技術方案：一種用于太陽能集熱發(fā)電的集熱場鏡場出口溫度控制方法，將前饋DNI、集熱場入口溫度引入系統(tǒng)，通過前饋補償?shù)姆绞郊皶r對流量進行補償，當前饋DNI、集熱場入口溫度發(fā)生變化時，通過前饋環(huán)節(jié)立即算出適當?shù)牧髁垦a償值并疊加到溫度控制器的輸出端，并通過流量控制器及時調整泵速對前饋DNI、集熱場入口溫度的變化做出快速反應，而無需等到前饋DNI、集熱場入口溫度的影響反應到出口溫度時才進行調整；

根據(jù)該控制策略，將輻照儀的DNI數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、以及回路進出口溫度數(shù)據(jù)接入控制回路中的上位控制器中，通過上位軟件對以上各參數(shù)進行直接處理。

同時，我們對回路進行數(shù)據(jù)測試，一共分以下三個階段進行：

1、PID整定：建立流量與出口溫度間的數(shù)學模型，根據(jù)該模型整定PID參數(shù)，保證DNI和入口溫度盡量穩(wěn)定，通過手動調節(jié)導熱油流量進行出口溫度階躍測試，采集出口溫度的變化曲線。

2.前饋控制引入：

DNI前饋：建立DNI與出口溫度間的數(shù)學模型，根據(jù)該模型整定PID參數(shù)，保證前饋參數(shù)入口溫度和導熱油流量不變，在天氣適宜的情況下，當DNI發(fā)生階躍變化后，采集出口溫度變化曲線。如果天氣適宜的情況下，則需要采集多次采集DNI階躍變化對出口溫度的影響并多次采集出口溫度變化曲線。

3.入口溫度前饋：

建立入口溫度與出口溫度間的數(shù)學模型，根據(jù)該模型整定前饋PID參數(shù)，保證DNI和流量穩(wěn)定，手動調節(jié)入口溫度發(fā)生階躍變化，采集出口溫度的變化曲線。

通過建立各個參數(shù)之間的數(shù)學模型，我們根據(jù)模型建立了以下前饋補償策略，如下圖2所示。

根據(jù)之前提出的控制原理，我們建立了以下控制以及補償：

（1）出口溫度-流量PID（外環(huán)控制）：通過設定的出口溫度對回路流量進行直接整定，通過PID調節(jié)，整定出不同設定溫度下對應的回路流量；

（2）流量-循環(huán)泵速PID（內環(huán)控制）：導熱油的特性因溫度變化而變化，且循環(huán)泵轉速與導熱油流量不遵循相似定律，故建立內環(huán)控制，該控制通過設定的流量大小對循環(huán)泵速進行直接整定，從而得到穩(wěn)定的流量輸出；我們建立該內環(huán)控制，該控制通過設定的流量大小對循環(huán)泵速進行直接整定，從而得到穩(wěn)定的流量輸出。

（3）入口溫度-空冷器輸出PID：通過設定的入口溫度對空冷器輸出進行直接整定，通過PID調節(jié)，整定出不同設定溫度下對應的空冷器輸出，該調節(jié)與流量-循環(huán)泵速PID類似，其目的都在于得到穩(wěn)定的入口溫度。

以上3個控制方式主要是對回路溫度控制的基礎設定，為了能夠更多的提高系統(tǒng)的控制性能，提高響應速度，有效的減小回路的溫度波動，我們建立的以下控制前饋補償（前饋引入）：

我們將補償設定為2種模式，1為輸入補償，即將補償直接作用于設定值（SV），2為輸出補償，即將補償直接作用于輸出值（MV），目前我們采用輸出補償，即將前饋的變化補償通過模型直接作用于流量變化；

（4）DNI變化補償：我們將DNI的變化通過一定的增益后直接作用回路流量中，該公式為：

△流量=（△DNI+偏置）*增益（目前偏置系數(shù)設置為0，增益系數(shù)如圖2所示）。

（5）入口溫度變化補償：我們將入口溫度的變化通過一定增益后直接作用回路流量中，該公式為：△流量=（△入口溫度+偏置）*增益（目前偏置系數(shù)設置為0，增益系數(shù)如圖2所示）。

（6）流量手動修正：該功能用于出現(xiàn)超溫等異常情況下使用，需手動及時改變回路流量，目前該補償置于OFF檔，所以目前整個回路的控制大致補償公式為：

△流量MV=（△入口溫度+偏置）*增益+（△DNI+偏置）*增益。

目前該控制策略已逐漸成效，圖3為系統(tǒng)運行的溫度等參數(shù)歷史曲線：

其中：

綠色：回路入口溫度；

紅色：回路出口溫度；

藍色：流量；

灰色：DNI直接輻射。

目前，通過以上調試后，內蒙基地的控溫效果有顯著提高，在不出現(xiàn)大幅度的降溫，以及系統(tǒng)掉溫的情況下，基本能維持系統(tǒng)溫度穩(wěn)定在420℃，溫差在±5℃之間。如圖3，早上10點左右DNI出現(xiàn)短暫波動，系統(tǒng)溫度波動在±3℃之間，控溫精度可以達到較好效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。