[發明專利]一種塔式太陽能發電系統定日鏡校準系統及校準方法

有效

• 申請號: 201510229246.0
• 申請日: 2015-05-07
• 公開（公告）號: CN105022410B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 蘇斌;黃文君;李偉;郝丹;鐘國慶
• 申請（專利權）人: 浙江中控太陽能技術有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及太陽能發電系統領域，特別涉及一種塔式太陽能發電系統定日鏡校準系統及校準方法。

背景技術

太陽能作為一種清潔的可再生能源得到越來越多的應用，尤其是光熱發電技術是繼光伏發電技術以后的新興太陽能利用技術。在幾種光熱發電技術中，塔式太陽能熱發電是采用大量的定日鏡將太陽光聚集到設置在吸熱塔頂的吸熱器上，加熱工質，產生蒸汽，推動汽輪機帶動發電機發電。其中，定日鏡追日運動和校準是塔式太陽能熱發電的關鍵技術之一，整個定日鏡場由成千上萬面定日鏡組成，每面定日鏡都由一個定日鏡控制器控制，進行獨立、分散控制。然而，由于定日鏡數量龐大，造成現有的定日鏡校準系統成本高昂，且校準動作較慢。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供了一種塔式太陽能發電系統定日鏡校準系統。本發明通過以下技術方案實現：

一種塔式太陽能發電系統定日鏡校準系統，包括：

至少一個定日鏡，用于反射由校準光源發出的光線；

至少一個能量接收器，用于接收定日鏡反射的光線；

至少一個圖像傳感器，采集至少一個定日鏡的反射光斑圖像；

第一控制單元，連接每一定日鏡，用以控制定日鏡的驅動電機按照預定路徑轉動，使定日鏡的反射光斑落入圖像傳感器的采集范圍內；

第二控制單元，連接圖像傳感器以及第一控制單元，根據圖像傳感器獲得的反射光斑圖像，協調第一控制單元微調定日鏡的姿態，使反射光斑位于定日鏡的指定位置，并記錄定日鏡此時的姿態信息，根據定日鏡的位置以及姿態信息計算所需校準的運動模型參數。

較佳的，第二控制單元協調第一控制單元微調定日鏡的姿態包括：

控制定日鏡方位軸、高度軸以一定的步長回轉動作；方位軸、高度軸的動作歷程S_d由包括采樣歷程時間T、采樣精度誤差限ε、全場定日鏡間相互協調運營優化因子δ在內的因素確定的采樣目標函數J＝f(T,ε,δ,…)來確定，即S_d為使得目標函數J最優的一個取值。

較佳的，圖像傳感器為固定安裝姿態或可變安裝姿態。

較佳的，校準光源為太陽光或人工光源。

較佳的，圖像傳感器設置于具有隔熱、防水、反光功能的防護機構內，并且，防護機構的至少一個側面上設置有透光鏡，用于圖像傳感器采集定日鏡的反射光斑。

較佳的，透光鏡為吸收型或反射型光減弱透光鏡。

較佳的，第一控制單元與第二控制單元的時間同步。

本發明另提供一種塔式太陽能發電系統定日鏡校準方法，根據上述塔式太陽能發電系統定日鏡校準系統，執行步驟：

S1、第一控制單元控制定日鏡的驅動電機按照預定路徑轉動，使定日鏡的反射光斑落入圖像傳感器的采集范圍內；

S2、圖像傳感器采集反射光斑圖像；

S3、第二控制單元根據圖像傳感器獲得的反射光斑圖像，協調述第一控制單元微調定日鏡的姿態，使反射光斑位于定日鏡的指定位置，并記錄定日鏡此時的姿態信息；

S4、根據定日鏡需要校準的模型參數的個數n，重復步驟S1至S3至少n/2次，獲得n/2個采樣樣本；

S5、第二控制單元根據定日鏡的位置以及姿態信息計算所需校準的運動模型參數，并保存至描述不同定日鏡運動模型的數據庫中，由已經獲得所需校準運動模型參數的定日鏡，同時根據太陽能發電系統所處的地理位置，能量接收器的位置，系統運營時間，太陽角度，即可計算整個太陽能發電場中每個定日鏡在任何時刻將反射目標位置設置為能量接收器表面時的姿態，從而實現對定日鏡的校準。

較佳的，第二控制單元協調第一控制單元微調定日鏡的姿態包括：

控制定日鏡方位軸、高度軸以一定的步長回轉動作；方位軸、高度軸的動作歷程S_d由包括采樣歷程時間T、采樣精度誤差限ε、全場定日鏡間相互協調運營優化因子δ在內的因素確定的采樣目標函數J＝f(T,ε,δ,…)來確定，即S_d為使得目標函數J最優的一個取值。

較佳的，第一控制單元與第二控制單元的時間同步。

本發明通過對圖像傳感器捕獲圖像進行實時分析確定出定日鏡與光斑相對位置關系及對應的定日鏡姿態信息，結合圖像傳感器絕對位置信息、太陽角度對定日鏡運動模型進行校準，其校準精度高、系統誤差小、校準速度快、系統運行成本低。

附圖說明

圖1所示的是本發明校準系統的結構示意圖；

圖2所示的是本發明圖像傳感器的側視圖；