[發明專利]一種塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法

有效

• 申請號: 201610215673.8
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105841369B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 劉潤寶;周宇昊;韓苗苗;韓海燕
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院
• 主分類號: F24S50/80
• 分類號: F24S50/80
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙)33209
• 代理人: 張狄峰

1.一種塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，所述控制方法中的塔式太陽能結構包括集熱塔、接收器和由數個定日鏡組成的定日鏡場，所述接收器安裝在集熱塔上，其特征在于：所述控制方法的步驟如下：對接收器做區塊劃分，所劃分的區塊一一對應定日鏡場的片區，片區內的定日鏡分別聚焦到指定的區塊上，使定日鏡場中各個片區的光斑分別聚焦于接收器上對應的區塊，以分散定日鏡場反射過來的能量，并有秩序地動態調整光斑的分布，由此控制接收器上各區塊的聚光比，使得接收器的溫度均勻；使用紅外熱像儀繪制溫度曲線，以此作為控制及反饋的依據，另在接收器后面若干個點設置熱電偶，作為校準紅外熱像儀的標定溫度；預先根據接收器具體結構及導熱介質的種類、流向、流量因素計算出每個區塊可以接收的能流密度，以便做區片劃分的依據；接收器上所劃分的區塊分為靜態區塊和動態區塊，靜態區塊劃分的面積較大，主要吸收距離較遠的定日鏡反射過來的能量，對應的定日鏡場片區較固定，根據設備精度的情況，在同一靜態區塊設置幾個聚焦點，使得分布更為均勻；在接收器附近設置一些吸收率低的區域作為聚焦調試區域，在不確定聚焦中心是否在預期位置時候，可匯聚在聚焦調試區域，然后再把光斑移到接收器上預期的區塊上。

2.根據權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：通過計算某一時刻各個定日鏡在接收器上的光斑尺寸大小，以光斑尺寸和定日鏡位置作為劃分依據對定日鏡場的定日鏡進行分片區，將接收器的區塊和定日鏡場片區的對應關系動態調整；不同季節，不同時間，太陽的位置都在變化，每個定日鏡的光斑大小也會發生變化，需提前計算一年內每一天定日鏡光斑大小的變化曲線，并由此對定日鏡場的片區重新劃分，在一定時間間隔內做出調整，確保實時優化聚焦，使得接收器的溫度均勻，防患于未然，降低接收器過熱燒毀的情況。

3.根據權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：動態區塊劃分的面積較小，主要吸收距離較近的定日鏡反射過來的能量，并根據對應的定日鏡場片區隨著時間變化帶來的光斑大小變化進行重組和劃分。

4.根據權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：通過考慮接收器的結構以及傳熱介質類型、流量、流向的因素，事先計算好接收器每個區塊可承受的能流密度，以便為接收器區塊和定日鏡場片區的劃分提供依據。

5.根據權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：事先做好接收器上實時溫度分布曲線繪制工作，以確保控制方法利用反饋調整的流程進行。

6.根據權利要求3所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：所述塔式太陽能結構在運行過程中，當監控系統仍顯示接收器出現某區塊超過警戒溫度，或者幾個區塊溫差較大時，則迅速采取非常規的方案去調整接收器區塊與定日鏡場片區的對應關系，使得接收器的溫度均勻。

7.根據權利要求6所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：所述非常規的方案為立即不加區分地移走部分相對應的定日鏡，使這些被移走的定日鏡聚焦到別的區塊上，別的區塊指那些溫度較低的動態區塊和/或靜態區塊的邊緣區域；或者所述非常規的方案為當監控系統顯示某區塊超過警戒溫度且溫升迅速，則把部分定日鏡光斑迅速地大幅移動，直接做局部棄光處理，以避免由于局部過熱帶來的接收器燒毀的情況發生。

8.根據權利要求3所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：在北半球上，對于單向型的接收器，定日鏡場都在集熱塔北面，接收器采取靜態區塊居中，動態區塊在兩側的布局方式；對于全向型的接收器，定日鏡環繞集熱塔排布，集熱塔北面的定日鏡多，距離遠，因而北面接收器中間區域劃為靜態區塊的模式，接收來自于北面定日鏡場中距離較遠的定日鏡，接收器中的其余區域都按照動態區塊的模式。

9.根據權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：對于設備制作精度誤差較大，聚焦不確定性更大的系統，在光照比較強的時候，在未到下一常規調整時間段的時候，主動采用各動態區塊互換對應區片的方式，使得某片區鏡場以比常規調整時段更短的時間間隔就改變聚焦的點，即便是某區塊的聚光可能發生超過預期的情況，但由于在較短的時間間隔就調換到別的區塊，光斑的移動在一定程度上減少接收器上的溫度不均勻性；通過增加少量驅動能量消耗，卻降低了發生接收器過熱燒壞的概率，防患于未然，確保接收器在不棄光的情況下安全度過峰值光照期。

10.根據權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，其特征在于：在光強較大時，把距離特別近的定日鏡劃入接收器上與其入射光有一定夾角的片區，由于入射光線與接收器表面法線夾角較大時，光斑在接收器上被拉大，聚光比下降，從而減少接收器局部過熱的概率。