（山东电力建设第三工程有限公司 山东青岛 266100）
摘要：近年来，随着科学技术的不断发展，在电力生产中如何高效的利用资源、最大限度的减少排放成为了当今能源领域的重点研究课题。其中，在小型电力生产中，采用光热技术去代替原有的常规火力发电也是一个重点研究方向。在电厂运行中，热控系统一方面作为机组主要控制系统的DCS，已在控制结构和控制范围上发生了巨大的变化；另一方面随着厂级监控和管理信息系统（SIS）、现场总线技术和基于现代控制理论的控制技术的应用，给新型发电技术提供了可靠的保障。
关键词：热工自动化；光热发电；DCS控制系统
1 引言
在常见的火力发电机组中，自动化装置主要为分布式控制系统DCS编程逻辑控制器PLC。DCS一般用于主机控制，PLC一般用于辅助车间控制，如输煤控制、化学水处理控制等。集中分布式控制系统虽然种类众多，但无论是最基本的还是庞大复杂的控制系统一般都遵循以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则。其中控制器属于分散控制部分，与现场仪表相连；工程师站、操作员站、服务器属于操作管理部分。分散控制部分和操作管理部分通过计算机网络连接成一个整体。集散控制系统通过开放的网络接口与其它系统相连。
在太阳能热发电系统中，虽然省去了输煤锅炉火力协调控制单元，但是取而代之的是太阳场控制单元，该意在控制镜场中的每一面镜子随着太阳的所在位置实时调整角度，使其始终对准太阳吸收到最多的热量。通过光传感器感应日光最强烈的方向，将信号传递给计算机，计算机计算出每一片镜子具体的偏转角度，由DCS控制总线将动作指令传达到每一面镜子的就地控制器，控制镜子进行实时偏转动作。
2 光热电站控制系统结构
槽式光热的主要工作原理是利用槽型抛物面反射镜，将太阳光聚焦到玻璃真空集热管上，加热集热管中的吸热介质，再利用吸热介质的热能通过蒸汽发生其他产生过热蒸汽，推动汽轮机做功发电。其结构主要分为常规岛、SGS、熔盐系统、镜场四大部分。由集控室统一调配控制，本部分将对以上部分的控制结构逻辑进行详细介绍。
2.1 集控室配置
通常，小型发电机组集控室设工程师站一台，用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑及修改、报表打印等工程师站兼作OPC通讯服务器和历史数据服务器。
另外辖操作员站3台，分别完成以下功能：对吸热器、汽机、DEH等系统参数的监视和设备的操作：参数趋势图显示、报警显示、棒状图显示、操作指示等；定期记录、事故顺序（SOE）~E录、事故追忆记录、趋势记录、设备运行记录、报警记录、跳闸一览记录、操作员操作记录查询等。
2.2 电源配置
该系统采用三相五线制电源供电，两路UPs、一路市电由电气送到DCS电源分配柜．然后由电源分配柜送到各个系统柜及操作员站用电两路UPS作为DCS系统用电．以保证失去一路电时DCS系统仍能正常工作：一路市电作为系统柜内风扇及照明用电。
2.3 集热及储热系统
2.3.1 系统概述
太阳场和储热岛是太阳能热发电电站中两个主要的系统．光热的转化在太阳场中完成．将镜子反射的光转化成热能。储热岛的作用是将镜场产生的一部分热量传递给储热罐加热其中的介质，将这些热量储存起来．当没有足够的日光照射时．集热器产生的热量减少不能够产生足够质量的高压蒸汽，储热岛放热作为补充保证蒸汽质量，使得汽轮机继续正常运行．也可以加快第二天汽轮机的启动速度。
2.3.2 集热管保护
集热管保护包括集热管温度高保护和汽包水位低保护。
温度过低会导致集热管里面导热油的凝固，温度过高集热管表面金属的蠕变，达到温度高一值时在DCS系统里只作报警处理，提醒运行人员注意；高二、高三值温度信号经质量好坏判断后再加入四取三逻辑判断，经延时后送入镜场控制系统，以撤部分镜场或撤全部镜场。
2.3.3 镜场能量控制
系统根据蓄热器的压力来控制镜场投入镜子的数量．以达到控制镜场能量的目的被控对象是蓄热器压力控制，对象是吸热塔所对应镜场追日镜子的数量，系统为单回路控制，指令通过OPC通信方式送人镜场控制系统。
2.4 DCS与镜场控制系统的信息交互
镜场控制系统并未有传统意义上的硬件．DCS与镜场控制系统的信息交互采用OPC通信方式DCS侧作为OPC服务器，SDC（镜场控制系统）作为客户端。DCS送给SDC的信号有吸热器表面温度高二、高三值．吸热器汽包水位信号低三值，蓄热器压力、汽包压力．以及镜场断电信号SDC送给DCS的信号有镜场当前DNI（太阳光垂直辐射强度）值及最大DNI值、镜场能量控制指令、当前投入镜子的数量等。
2.5 汽轮机数字电液控制系统
本项目项目采用的汽轮机采用西门子SST800-800机型。单机输出功率200MW。利用储热时输出功率为169MW，发电机出口电压15.75kV，由变电站转换为110kV送出，采用数字电液调节。
常规电站控制要达到的目标是维持电网频率、锅炉主蒸汽汽压和汽包水位的稳定电网频率稳定．要求维持发电量与用电量平衡．而电网上的用电量是随机变化的．因此只能通过调整汽机调门来调节发电量，以响应用电量的变化．电网上的各个机组按其一次调频特性的要求分别承担各自的发电量变化主汽压力的稳定．是锅炉供汽量与汽机用汽量相平衡的结果．可通过调整燃料供给量来调节供汽量．以满足用汽量的要求。在太阳能热发电中，正好相反。只能是根据集热管的集热量．能吸收多少热量就产多少蒸汽．对应的就产多少电。因此汽机只能采用“机跟炉”的滑压运行方式。
3 与常规电站的比较
太阳能热发电站与常规火力发电站在工艺设备上相比较，用镜场、吸热器、蓄热器代替了常规电站的磨煤机、锅炉等辅助设备，在环保上更清洁，更节能，而且太阳能是一种取之不尽、用之不竭的一次能源如果太阳能热发电站配套熔盐蓄热。
槽式太阳能热发电在我国还是一个新生事物．有许多和常规电站相同的工艺和控制方案．如汽轮机单元和发电单元的控制其也有许多异于常规热力电站的工艺、控制方案需要在实践中摸索。太阳能电站中还有一个复杂的镜场集热管路：常规电站主汽温度控制由喷水减温器直接控制而槽式太阳能热发电站是控制主蒸汽温度的过热度或焓值，这一点和超临界机组主蒸汽温度控制相似：常规电站的汽包水位控制采用三冲量或单冲量。而槽式太阳能热发电的蒸发系统水位采用太阳DNI值经折线函数修正后作为其主调的前馈信号。
4 结语
经过近几年的商业运行表明，此类发电系统安全、稳定。本项目的建设在太阳能热发电的聚光集热技术、高温接收器、系统集成等方面取得了突破性进展，揭开了我国热发电技术研究崭新的一页。
在控制系统方面，就镜场控制单元中的无线传感器工作原理、协议功能、温湿度数据采集系统设计、误差分析等方面，本项目还研究了相应的优化措施。随着数字化、网络化的不断发展与进步。无线传感器将在社会、生活以及生产等诸多领域中发挥更多的作用。
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