[發(fā)明專利]塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的定日鏡角度偏差檢測方法

有效

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• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102506810A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵文遠
• 申請（專利權(quán)）人: 邵文遠
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的定日鏡角度偏差檢測方法。

背景技術(shù)

目前利用太陽能熱發(fā)電主要有槽式和塔式兩種，槽式結(jié)構(gòu)相對簡單，但吸熱器的溫度一般只能達到200°C以上，發(fā)電效率低。而塔式結(jié)構(gòu)相對復雜，但吸熱器的溫度一般能達到500°C以上，發(fā)電效率高。

塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的原理是用定日鏡將陽光反射到位于高塔上的吸熱器，實現(xiàn)大容量發(fā)電。電站系統(tǒng)包括定日鏡場、吸熱器、蓄熱裝置和發(fā)電裝置等。

由于太陽東升西落，定日鏡場中的每一面定日鏡也必須由東向西，同時由下而上、再由上而下運動，才能保證每一面定日鏡對陽光的反射聚集到塔上的吸熱器上。根據(jù)每一面定日鏡與吸熱器的相對位置、時間、地點等，可以計算出每一面定日鏡在任何時刻的方位角和仰角，但是，由于大氣折射、機械誤差、熱脹冷縮、材料老化等原因，將引起反射的偏差，影響發(fā)電效率。設(shè)計定日鏡場角度偏差測量和校正系統(tǒng)，可作為控制系統(tǒng)的負反饋參數(shù)，及時調(diào)整每一面定日鏡的方位角和仰角，使定日鏡對陽光的反射永遠對準吸熱器，提高發(fā)電效率。

國外有的校正系統(tǒng)，是在吸熱器下面用一塊白板，把需要校正的定日鏡的陽光反射到白板上，如果計算出的方位角和仰角準確，則白板上的光斑正好在白板的中心位置；如果不在中心位置，則需要手動調(diào)整到中心位置，測量得出方位角和仰角的理論值和實際值的誤差。最后向上移動一定的角度（每一面定日鏡的上移角度都不完全相同）對準吸熱器。這種方法的缺點有四個：一是一旦有誤差必須手動調(diào)整；二是上移的時候也會產(chǎn)生誤差；三是每次只能調(diào)整一面定日鏡；四是校正時不能貢獻熱量給吸熱器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供無需人工干預、自動校驗鏡場中每面定日鏡是否能將太陽光反射到吸熱器，形成對應(yīng)光斑的檢測方法，其具體技術(shù)方案如下：

所述塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的定日鏡角度偏差檢測方法之一，該塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包括固定于所述塔上的吸熱器和能在對應(yīng)固定位置轉(zhuǎn)動的若干面定日鏡，所述若干面定日鏡按設(shè)定方式排列，形成鏡場，每一定日鏡在正確位置時將太陽光反射到吸熱器上，其特征在于，在所述塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中設(shè)置第一成像單元，所述第一成像單元包括一個第一鏡頭E和與第一鏡頭連接的相機或攝像機以及與所述相機或攝像機連接的計算機，所述第一鏡頭設(shè)置在吸熱器的中心區(qū)域，與鏡場中第k面定日鏡鏡面中心Q_k的距離為定值L_k，形成第一中心連線EQ_k。定日鏡在水平面和垂直面轉(zhuǎn)動的軸心線均通過鏡面中心Q_k，通過所述鏡面中心Q_k的鏡面寬度為D_k，高度為H_k，所述第一成像單元能拍攝對應(yīng)吸熱器所對應(yīng)的整個鏡場的圖像，通過該圖像來確定定日鏡鏡面位置是否正確的步驟如下：

??1）建立鏡場中心坐標

調(diào)節(jié)鏡場中所有的定日鏡，使其鏡面垂直于所述第一中心連線EQ_k后，用第一成像單元對所對應(yīng)的鏡場拍攝，形成鏡場的初始圖像，通過該初始圖像確立每一面定日鏡中心的像素坐標值作為該定日鏡的中心坐標，并計算所述鏡面寬度D_k和高度H_k的線性方向上所包含的像素量N_Dk和N_Hk；???????????????????????????????????????????????

??2）系統(tǒng)工作時找太陽虛像中心坐標

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作時，在每一設(shè)定的時間間隔所述第一成像單元對對應(yīng)鏡場進行一次拍攝，形成鏡場的當前圖像，所述計算機找出該當前圖像中的每一面定日鏡所對應(yīng)的太陽虛像中心Q’的像素坐標值，作為太陽虛像中心坐標，并計算每一面定日鏡的太陽虛像中心Q’至鏡頭E的第二中心連線EQ’與所述第一中心連線EQ所夾角在水平面上形成的方位角為θ和垂直面上形成仰角為ф，第k面定日鏡的太陽虛像中心為Q_k′，至鏡頭E的第二中心連線EQ_k’與所述第一中心連線EQ_k形成方位角θ_k和仰角ф_k；

??3）判別定日鏡鏡面角度是否正確

在所述時間間隔比較每一面定日鏡的太陽虛像中心坐標與對應(yīng)定日鏡中心坐標：

如所述兩中心的差距在設(shè)定的范圍內(nèi)，對應(yīng)定日鏡鏡面角度正確，不需調(diào)整，如超過設(shè)定范圍，對應(yīng)定日鏡鏡面角度不正確，需調(diào)整。