Entwicklung einer Leistungsregelung für die Kraftwerkssteuerung des Solarturms Jülich

Abstract

Diese Masterarbeit stellt eine Leistungsregelung für die Heliostatenfeldsteuerung des Solarturms Jülich vor. Mit Hilfe der Regelung lassen sich gewünschte und definierte thermische Eintrittsleistungen an unterschiedlichen Receivern einstellen. Dies ist für die Untersuchung von solaren Materialien und thermochemischen Prozessen erforderlich. Dazu wurde eine hierarchische optimale Steuerung mit Ausgangsrückführung theoretisch entwickelt und eine vollständig automatisierte Regelung in LabVIEW erstellt. Als Modell für den Regelungsentwurf wurde die Simulationssoftware STRAL genutzt. Diese Software erstellt für jeden Heliostat ein Lastprofil. Dadurch lassen sich alle Heliostate über den gesamten Prädiktionshorizont bewerten. Der enthaltene Regelalgorithmus findet je nach Prädiktionshorizont eine geeignete Anzahl an Heliostaten für den nächsten Steuerungshorizont, um die gewünschte Leistung zu erreichen. Der Steuerungshorizont kann in Abhängigkeit der natürlichen Umstände (z.B. Geschwindigkeit des Sonnenaufgangs) vom Anwender variiert werden. Somit wurde Einfluss auf das Führungsverhalten der Ausgangsgröße genommen. In Praxistests konnte gezeigt werden, dass diese Regelung funktionsfähig ist. Bei auftretendem Wolkenzug konnte nicht die gewünschte Eintrittsleistung erzielt werden. Der Wolkenzug wird mit Hilfe eines Sensors erfasst und geht als Störgröße in die Regelung ein. Dabei reagierte die Regelung robust. Auch bei Wolkenzug konnte die Praxistauglichkeit der Regelung bestätigt werden.