[發明專利]一種太陽能線性聚集裝置及系統控制方法

有效

• 申請號: 201310003867.8
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN103912994A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 劉陽
• 申請（專利權）人: 北京兆陽光熱技術有限公司
• 主分類號: F24J2/06
• 分類號: F24J2/06;F24J2/40;F24J2/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及聚光及自動跟蹤技術領域，具體涉及一種實時準確跟蹤太陽，用于太陽能的高效采集和利用的線性聚集裝置及系統控制方法。

背景技術

太陽光是全球儲量最豐富的可再生能源之一，對太陽光進行有效采集、合理利用，在現在煤、石油、天然氣等常規能源逐漸匱乏的不利情況下，其前景廣闊、意義深遠，因此高效、經濟、環保地利用太陽能已經受到廣泛的關注和重視。

為了提高太陽能資源利用率，需要利用太陽能跟蹤器對太陽光線進行跟蹤；跟蹤太陽的方法主要采取兩種形式：光電跟蹤和根據視日運動軌跡跟蹤；前者是閉環的系統，后者為開環的系統。

授權公告號為CN2472151Y的申請文件中，提出了一種金字塔型光電傳感器接收太陽光的裝置，當太陽光不垂直于金字塔型光電傳感器的中心時，就會造成四個光電板的輸出電壓不相等，只要對四個光電板輸出的電壓進行比較，就可以計算出當前的太陽方位，進而控制步進電機驅動跟蹤裝置跟蹤太陽；其優點是精度高，缺點是結構復雜，跟蹤范圍小，成本高，因此在其他類型例如菲涅爾和槽式太陽能利用系統中，這種光電傳感器使用效果較差，主要原因是太陽光與鏡面很難保持垂直狀態，光電傳感器不再適用。另外，光電跟蹤方式的跟蹤器受天氣的影響很大，如果在較長時間段內出現烏云遮住太陽的情況，太陽光往往無法照射到接收器上，導致光電跟蹤裝置無法對準太陽，甚至會引起執行機構的誤動作。

槽式太陽能利用裝置的跟蹤系統主要根據理論計算公式計算出太陽的運行軌跡進行跟蹤，但是，由于施工、安裝等問題導致的理論計算結果往往不能夠完全滿足系統跟蹤的精度要求，或者在運行過程中出現累積誤差，往往需要根據現場情況進行人工修正，而這類修正的判斷通常是靠肉眼和經驗完成，沒有嚴格的判斷依據。這就對太陽能熱發電系統的自動化水平和提高系統的效率產生了不利影響。

在現有跟蹤方式中，依靠單一的開環或者閉環方式很難實現精確地全天候太陽跟蹤。

發明內容

本發明的目的在于提出一種太陽能線性聚集裝置，并且根據一種開環和閉環相結合的系統控制方法，實現全天候對太陽的精確跟蹤。

本發明提供一種太陽能線性聚集裝置，其特征在于，所述線性聚集裝置包括線性聚光器和線性接收器；所述線性接收器置于所述線性聚光器焦線位置或焦線位置附近，包括至少2列并列布置的光學接收器；根據各列光學接收器接收能量的比例關系判斷跟蹤準確度，并據此調整聚光器進行準確跟蹤；所述光學接收器為光熱接收器或光伏接收器或光熱光伏復合接收器。

優選地，所述線性接收器為兩列并列布置的光學接收器。

進一步地，所述并列布置的各列光學接收器具有理論設計相同的可接收的太陽光能量。

進一步地，所述并列布置的光學接收器的兩列在同一端相連接形成U型，實現在相同的另一端的傳熱介質或電流的輸入和輸出，此結構也視為同一線性接收器中的兩列并列的光學接收器。

進一步地，所述光學接收器整體為上下并列布置或左右對稱布置的U型結構。

進一步地，所述單個的光學接收器包括玻璃管、布置于玻璃管內部的二次聚光裝置及接收裝置。

進一步地，所述光熱接收器的玻璃管內部保持真空狀態，減少熱量的損失。

優選地，所述光熱接收器的玻璃管內部保持動態抽真空狀態，減少熱量的損失。

進一步地，所述光伏接收器包括至少兩列并聯連接的電路，每列電路由若干個光伏電池構成，將入射至光伏電池表面的光能轉化為電能。

進一步地，所述線性聚光器為傳統槽式聚光器或菲涅爾陣列聚光器。

本發明還提供一種太陽能線性聚集裝置系統控制方法，其特征在于，所述系統控制方法根據兩列并列布置的光學接收器各自接收的能量值的比例關系，判斷所述線性聚光器的聚焦偏差方向及偏差度。

進一步地，所述光學接收器的各列均布置溫度檢測點或功率檢測點，以判斷各列的接收能量值的比例關系。

進一步地，所述系統控制方法在開環控制的基礎上，根據所述偏差方向進行判斷并修正，實現開環-閉環復合跟蹤控制。

進一步地，所述光熱接收器的各列根據流量、進口溫度、出口溫度及相應比熱系數可計算各自獲得的受光能量值的比例關系，利用各列受光能量的對比關系，判斷和調整聚光器進行跟蹤。

優選地，所述U型連接的兩列并列光熱接收器，由于兩列內的流量相同，根據總進口溫度、總出口溫度、U型折彎點的溫度以及相應比熱系數值，即可計算獲得兩列的受光能量比例關系，可省掉接收器的流量測量裝置，簡化系統降低成本。