[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

技術領域

本發明涉及一種塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法，屬于太陽能光熱發電應用技術領域，具體用于控制塔式太陽能系統的聚焦控制方面。

背景技術

太陽能光熱發電是指利用大規模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過導熱介質帶走，并由換熱裝置產生蒸汽，結合傳統汽輪發電機的工藝，從而達到發電的目的。塔式太陽能發電是重要的光熱發電模式，也是最有大規模商業化應用前景的模式之一。它是在很大面積的場地上裝有許多臺大型太陽能反射鏡，通常稱為定日鏡，每臺都各自配有跟蹤機構準確的將太陽光反射集中到一個高塔頂部的接收器上，把吸收的太陽光能轉化成熱能，再將熱能傳給導熱介質，經過蓄熱環節，再輸入熱動力機，膨脹做功，帶動發電機，最后以電能的形式輸出。太陽能光熱發電系統主要由聚光子系統、集熱子系統、蓄熱子系統、發電子系統等部分組成。

相比一般新能源發電，如風電和光伏發電，塔式太陽能光熱發電一個重要的優勢是可以較為廉價地大規模儲能。塔式太陽能發電系統集熱和發電兩個環節獨立，通過儲熱的方式對太陽能進行存儲，避免了使用昂貴的蓄電池來蓄電的環節，從而使太陽能大量存儲成為可能。正是由于這個特性，塔式太陽能所發的電力輸出平穩，幾乎不對電網帶來影響，且可提前預測和分配，極大地提高電源部分的可調節性，可以削峰平谷。由于沒有其他新能源常見的不確定性和波動性的問題，塔式太陽能光熱發電沒有一般新能源發電不確定性帶來的占比受限問題。大規模建造塔式太陽能電站，跟風電和光伏按一定比例搭配，可在一定程度上解決風電和光伏發電的峰谷波動問題，使得電網接納新能源電力的能力大增。因此，新能源發電的占比得以突破瓶頸，進一步增加。

由于塔式太陽能電站的鏡場面積巨大，定日鏡眾多，接收器上的能量密度很高，聚光比一般超過1000倍，由于系統內各種誤差的不可預知性帶來的聚焦的不均勻性，使得局部區域聚光比往往比預期高得多，過高的能量密度很容易使得接收器出現局部過熱的情況，輕則使得傳熱介質（主要指熔鹽）分解或惡化，重則使得接收器燒毀或爆裂，從而使得整個系統癱瘓。這個原因一直制約著塔式太陽能電站的發展，目前只能通過降低聚光比，降低導熱介質的工作溫度運行來減少這個問題帶來的影響，然而這樣做也降低了系統的效率，犧牲了項目的經濟性。這樣的妥協做法嚴重地阻礙了塔式太陽能電站的商業化進展，因此急需摸索出一種克服這個問題的方法。

現在也有一些相對較好的塔式太陽能鏡場聚焦方法，如公開日為2015年03月11日，公開號為CN104408527A的中國專利中，公開了一種塔式太陽能熱電系統鏡場的聚焦策略優化方法，該塔式太陽能熱電系統鏡場的聚焦策略優化方法雖然能在保證吸熱器接收到的能量盡可能多的前提下，使吸熱器受熱面上的能量分布均勻，有利于保護吸熱器、提高換熱效率、加強系統性能，但是整個方法較為繁瑣，操作不便。

綜上所述，目前還沒有一種工藝簡單，接收器上光斑分布均勻，能減少高聚光比對接收器的沖擊，提高系統可靠性及接收器使用壽命的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種工藝簡單，接收器上光斑分布均勻，能減少高聚光比對接收器的沖擊，提高系統可靠性及接收器使用壽命的塔式太陽能定日鏡場聚焦的控制方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：該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。進而控制接收器上的溫度分布曲線，使得接收器上光強分布和溫度分布趨于合理，緩解由于溫差帶來的應力問題，由此減少接收器受到的沖擊，提高系統的可靠性及接收器的壽命。整個定日鏡場劃分的片區在接收器上區塊有一一對應的關系，沒有遺漏，也沒有一對多的情況。