[發明專利]一種用于塔式系統定日鏡反射面型調整校正裝置及其校正方法

無效

• 申請號: 201210563028.7
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103032974A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 郭右利;王振聲
• 申請（專利權）人: 大連宏海新能源發展有限公司
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

技術領域

本發明屬于太陽能利用領域，涉及太陽能塔式熱發電中定日鏡的曲面調整校正，具體地說是一種用于塔式系統定日鏡反射面型調整校正裝置及其校正方法。

背景技術

在現有的太陽能塔式光熱發電領域，多組定日鏡將光線會聚到塔頂的集熱器上，集熱器進行光熱轉換，將熱量傳輸到后端進行發電。定日鏡與集熱器的距離根據電廠的規模不同而不同，通常距離在幾十米至幾百米不等。以北京延慶的1MW電站為例，定日鏡距集熱器的理論距離在120-300米之間。由于定日鏡距離集熱器較遠，為了保證鏡場的集光效率，對定日鏡本身的反射鏡質量、組裝調整及跟蹤都有非常高的要求。

為了保證聚焦光斑的會聚精度，要求定日鏡的反射鏡面是曲率為固定半徑R的曲面，R通常大于100米。由于定日鏡面積巨大，通常由若干個子鏡構成，每個子鏡都為曲率為1/R的曲面，這些子鏡又組成一個半徑為R的球面。如何將各個子鏡調整到半徑為R的球面上組成定日鏡的曲面即為定日鏡面型調整。

目前通用的定日鏡面型調整辦法為：通過太陽光線將定日鏡各個子鏡的反射光斑聚焦在焦平面附近的接收區，通過CCD或肉眼觀測聚焦光斑的形狀，將每個子鏡的聚焦光斑都調整到接收區的中心位置。使用該方法主要存在的問題如下：

1、球面鏡只有在光線沿著球面頂點法線的照射時反射光線的光斑比較規則，當入射角度偏大時，反射光斑是不規則的形狀，無法確定其中心位置，這種情況下調整會造成更大的調整誤差。

2、該方法在調整過程中，由于太陽光線一直在改變，改了使定日鏡聚焦光斑始終在指定位置，其定日鏡角度也跟著改變，人員在定日鏡上進行調整，存在安全隱患。

3、在調整過程中，CCD和肉眼觀測都只能觀察光斑的光強度，而不是光斑的熱量分布。實際中由于會聚的光斑強度非常高，會看到一個比較大的亮斑，無法辨識該光斑的熱量中心，在調整時會造成調整偏差，導致調整精度低，會聚光斑變大，系統效率降低。

4、通常塔式的吸熱器要求入射的光強度要盡量平均，在理論設計時都要將會聚光斑盡量均勻，由于實際的調整誤差導致無法確定光斑是否與理論設計相符，可能存在個別區域光線過于集中，造成吸熱器燒毀的嚴重后果。

5、該方法在沒有太陽的情況下無法進行調整，效率低。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種用于塔式系統定日鏡反射面型調整校正裝置及其校正方法。

本發明采用的技術手段如下：

一種用于塔式系統定日鏡反射面型調整校正裝置，其特征在于：

包括像靶、與顯示設備相連的視頻采集器和固定在定日鏡立柱上的由多塊子鏡構成的定日鏡；

所述像靶置于所述定日鏡的前端預定的位置，距所述定日鏡水平距離為D，0m＜D＜50m；

所述視頻采集器的鏡頭正對調整的所述定日鏡，所述視頻采集器用于觀測通過所述定日鏡表面反射的所述像靶的虛像。

優選地，所述像靶是由定日鏡理想表面曲率利用光線反向追蹤的方法制作的。

優選地，所述視頻采集器為CCD圖像傳感器或攝像頭。

本發明還公開了一種用于塔式系統定日鏡反射面型調整校正裝置的校正方法，其特征在于包括如下步驟：

1）將由定日鏡理想表面曲率利用光線反向追蹤的方法制作的像靶置于固定有定日鏡的定日鏡立柱的前端，所述像靶距離所述定日鏡的水平距離為D，0m＜D＜50m；

2）設置視頻采集器，通過觀測所述定日鏡表面反射所述像靶的虛像，從而判斷所述定日鏡上各子鏡的角度偏差；

3）調整所述定日鏡上的子鏡直至所述像靶上的虛像和所述定日鏡上的子鏡一一對應。

本發明所述的像靶上的圖像為具有規律的圖片或曲線，對應的每個區域的顏色均不相同且邊界清晰；所述的視頻采集器為CCD圖像傳感器、攝像頭，不局限于上述的兩種，還可為其他視頻采集設備。

較現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、調整精度可根據要求進行設計調整。由于像靶的加工基本沒有誤差，將像靶與定日鏡距離適當拉長，則可以提高到需要的精度，通常該距離在10米左右即可以調整精度滿足要求；

2、定日鏡角度固定，不存在跟蹤時潛在的風險：由于視頻采集和像靶位置固定，定日鏡作為反射裝置，也必然固定不動；

3、由于調整精度的提高，吸熱器表面的熱量分布更接近于理論設計情況，有利于延長吸熱器壽命；

4、由于不使用太陽光線，所以沒有太陽情況下也可調整，即使在夜間，只要把像靶照亮，也可以進行調整，不受時間限制。

附圖說明