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塔式太阳能光热电站控制系统研究
一、引言
光热电站是利用太阳能直接转化为热能，通过热力学循环等方式将热能转化为电能的新能源，随着可再生能源应用的不断发展，光热电站的应用也越来越广泛。塔式太阳能光热电站是其中一种常见的建筑型光热电站，该型光热电站将太阳能聚焦到一个高温区域，从而产生高温媒介，通过该媒介向传感器输送热量，形成蒸汽，从而驱动涡轮机发电。
光热电站的研究主要涉及均匀光照系统、太阳追踪控制、传感器、控制电路、转轮制造等多个方面。本文针对塔式太阳能光热电站的控制系统的研究展开，提出了光热电站的系统组成和控制系统的实现原理，并介绍了实现该控制系统的方法。
二、光热电站建筑与控制系统的组成
1.光热电站的建筑
图1塔式太阳能光热电站
光热电站主要需要有集热器和储热、输能设备，相应地设计塔式太阳能光热电站的建筑结构如下：
(1)集热器：塔式光热电站常采用半球形的反光体，其具有较好的聚光特性，它是塔式光热电站建筑的重要组成部分之一。该反射体由多个反射面构成，反射面可以是平面或非平面，首要必须保证反射面的光学特性。
(2)储热与输能设备：储热系统主要用于热量的储存，使光热电站能够全天候供电，储热设备设计必须寻求经济、节能和实用等方面的平衡点。
(3)输能设备：输送介质可以采用水与热油等，但热油具有传热效率高、热效益突出的特点，因而更为常见。
2.光热电站的控制系统
图2塔式太阳能光热电站控制系统示意图
塔式太阳能光热电站的控制系统是支持光热电站从接收太阳能到发电的整个系统的有效运作的重要组成部分。该控制系统包括光学系统、热力学系统以及控制算法，下面分别进行介绍。
(1)光学系统：光学系统是控制光的聚焦和在集热器上的反射的系统。该系统不仅要求具有良好的光聚焦特性，而且要能够依据太阳日落的角度自动控制反射器的位置。
(2)热力学系统：该系统主要是用于限制可能对收集热量和传输热量造成损害的因素。控制系统对于储能器的运用及期望输出的热量优化都必须开发出合适的方案。
(3)控制算法：该算法针对不同的天气条件（例如阴天、有云的天气以及清晰的天气），可以相应地调整太阳能聚焦的位置和角度，在确保产生蒸汽的同时，从而实现光热电站的优化控制。
三、塔式太阳能光热电站控制系统实现原理
图3光热电站的控制回路
塔式太阳能光热电站的控制系统是基于一个分层体系结构实现的。该体系结构分为三个部分：采集层、控制层和管理层。
1.采集层
采集层是光热电站控制系统中的最下层，主要用于检测和采集太阳能的信息，例如太阳的角度和方向信息等来自带有电子设备的传感器，从而实时反馈给控制层作为分析和判断的依据。
2.控制层
控制层的主要任务是对利用采集信息进行处理，执行对光热电站的控制、安排生产和维护作业的程序。该层主要分为软件和硬件两个部分。软件主要是用于控制、监控等的程序和算法，如上文所述的控制算法等。硬件则主要是指控制系统中的各种传感器、执行元件和各种控制电路等硬件组成。
3.管理层
管理层的主要任务是对整个光热电站进行管理与监控。这一层通常由一些监视系统和人工操作系统组成。该层顶端的控制系统可以足够精确地控制系统的输出，并且可以监测整个电站的性能，确保光热电站能够长期稳定、高效地运行。
四、塔式太阳能光热电站控制系统实现方法
控制系统的实现方式可以分为两种：基于编程和基于在线学习。
1.基于编程
基于编程的控制系统通常使用预设的代码或算法，这些代码和算法在系统设计阶段就已经完成，并通过仿真测试确定其有效性和可行性。因此，它的策略和操作规范都是固定的，需要通过人工干预进行实时调整，不如基于在线学习的方式灵活和具有智能化。
2.基于在线学习
基于在线学习的控制系统则需要不断地从环境中获取感知数据，并基于这些数据更新自己的控制策略和操作规范。与基于编程的系统相比，它更具有智能性和灵活性，可以更好地适应不同的环境和工况情况。
通常情况下，基于编程和基于在线学习两种控制实现方式并不矛盾，可以互相协同和辅助，达到更好的控制效果。
五、结论
本文主要对塔式太阳能光热电站控制系统的研究进行了综述与总结，介绍了光热电站的建筑与控制系统的组成，以及控制系统的实现原理和实现方法。随着科学技术的不断发展和创新，对于光热电站的研究和探索也必将更加深入，从而推动可再生能源的发展和普及，在今后的工业和生活中发挥越来越重要的作用。