太阳能热利用工程控制系统浅谈

0前言 　　太阳能热利用工程控制系统是太阳能热利用行业的重要组成部分。太阳能热利用行业发展到21世纪之后，逐步出现了集中安装大面积太阳能集热阵列的市场需求，区别于20世纪末家用单体热水器较为单一的市场特点，这种需求推开了行业发展的另一扇大门，那就是区别于家用产品的系统及系统集成。随着热利用系统及系统集成的发展，太阳能热利用的工程控制系统逐步发展，并反过来促进系统本身及市场发展，从而使得太阳能热利用工程越来越多，单体工程越来越大，工程质量越来越可靠，太阳能热利用工程的竞争力越来越强。 　　太阳能热利用工程控制系统是控制并转移太阳能集热器收集的太阳能量到热利用工程蓄热或换热部分的过程，并实现蓄热或换热后的能量按需求达到用户端的具有判断与运算能力的智能设备及其集成。太阳能热利用工程控制系统的根本作用是实现收集、储存、转移太阳能量的过程。 　　1工程控制系统发展历程与概况 　　早期的太阳能热利用工程较少，20世纪八十年代在北京市有以平板集热器为集热单元的工程案例，这些案例以自然循环集热为主，采用仪器仪表行业的标准测温模块，显示水箱的温度。许多系统冬季放水不运行。 　　在20世纪九十年代，全玻璃真空管集热形式出现后，热利用工程的应用和数量在北京、山东、江苏、安徽、河北得到了发展。其中北京市两个热利用工程出现了主动温差循环的控制运行方式，水箱和太阳集热器不是处于同一水平面，从而需要测量和控制水箱水位的控制需求。特别需要提的是由于价格原因，太阳能热利用工程从一开始就是以开式水箱为主。 　　在上述两个阶段期间太阳能热水工程的主控制单元，均采用市场销售的标准仪器仪表组装成电气控制柜，市场上没有专门针对太阳能工程设计的控制系统，因此需要优秀的电工来组装并考虑现场特点改造，系统的运行功能增加了，比如出现了防冻循环功能，从而推动了太阳能工程的全年使用，并适应了当时社会集中澡堂的需求，客观上促进了太阳能热利用工程的发展，但是故障点较多，安装人员素质制约了更广泛的工程普及工作。 控制器 　　市场总是在一定的阶段，发育到一定的程度，才会促进新思想、新模式、新技术发展。到九十年代末期，家用太阳能市场快速发展，家用控制器的设计、生产、销售、售后形成了体系和较大的生产量，从而推动了专门针对太阳能工程设计控制系统的设计和生产。 　　到目前，国内外都出现了专门设计、生产、销售太阳能热利用工程控制系统的公司，未来的发展机会和趋势随着太阳能运用的广度和深度进一步扩大。不断总结和提高工程技术，适应太阳能与建筑相结合的趋势，控制系统的产业将越来越大。 　　2工程控制系统特点 　　1. 工程控制系统具有伴生性。它和太阳能热利用工程相互依存。今天的太阳能热利用工程控制不仅仅是太阳能系统本身的控制和运行问题，已经变成了集成太阳能控制的同时，还要解决满足管网、机房设备间、用户末端等要求的综合性需求；已经变成了不分太阳能集热的主辅争论，而是满足综合电能、燃气、空气源等多种能源形式的系统集成控制。它与甲方和集成商设计思想密切相关。 控制器 　　2. 工程控制系统具有复杂性。太阳能热利用工程的应用范围较广，应用形式和客户需求多变，在大发展阶段，工程控制系统始终在标准化的大趋势中衍生多变，不容易标准化。做好控制系统需要建设随工程需求变化的体系，不仅解决产品与系统的售前、售中及售后适应性建设，还得实现工程思想与产品的一体化；不仅要实现功能还得解决外观要求；不仅要解决方案还得兼顾经济要求；在太阳能工程系统集成商利润降低的今天，发展工程控制器产业并做好工程控制系统很复杂。 　　3. 工程控制系统具有革命性。太阳能热利用工程需要综合建筑、结构、机械，热能、暖通、电子等多学科的工程技术，工程控制系统需要综合多方面的知识并适应太阳能工程的大发展，没有现成完备的技术体系可以复制，因此具有革命性，并将反过来推动太阳能应用的革命性发展。 　　3工程控制系统未来方向 　　1. 功能要求：未来控制系统的发展方向是标准化功能。一个行业的发展，在初期阶段，产品定型非常困难。目前太阳能工程的大发展，太阳能集热器及系统的运行方式与甲方的需求是多变的。把太阳能控制功能高度集成或是将整体产品拆分为不同的标准模块的博弈，以及在甲方、系统集成商、生产商的需求和产品与经济性的博弈将会在未来较长一段时间内存在。太阳能热利用工程控制系统的功能标准化还有较长的路要走，但是只有大体上的标准化，尤其是系统集成商愿意推动设计师和甲方思想的标准化，才能真正推动系统集成大发展，从而推动控制系统大发展。 　　2. 潜力功能、发展方向是远程监控的重点。太阳能的特点和节能减排形势决定了太阳能系统需要远程监控，去提高系统集成商的服务质量，降低系统集成商的维护成本，从而推动热利用系统更稳定、可靠、长久地为客户工作，这才是真实的价值。而实现远程监控，节能减排量的计量就有了物理和物质基础。计量节能减排量将更好、更大地推动行业发展，客观上对完善行业的系统集成队伍和优化提高系统集成水平具有重要意义。只有真实的能量可测量、可核查，才能去推太阳能能量交易的门。 　　3. 产业发展方向是专业化。目前存在系统集成商或是热水器生产商自行设计、制作和安装控制系统的情况，也存在控制器生产商为系统集成商设计、制作控制系统的情况，也就是说目前存在混业经营情况，这是目前发展阶段的表象。欧洲的发展方向是专业化，并且出现控制系统品牌化。从较长一段时间看，欧洲的方向是正确的。前提是智能技术的价格在中国能有经济可能性。（北京创意博能源科技有限公司邹怀松）