[發明專利]一種水上定日鏡追光系統及其追光方法

在審

• 申請號: 201810221256.3
• 申請日: 2018-03-17
• 公開（公告）號: CN108469841A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 陳裕炳;郭其秀
• 申請（專利權）人: 郭其秀
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 林朝熙

本發明涉及一種水上定日鏡追光系統及其追光方法，包括水上定日鏡追光系統，包括中心塔、設置于中心塔的塔頂的接收定日鏡反射太陽光的二次聚光裝置、圍繞中心塔的至少一個漂浮單元、中央處理器和感應判斷裝置；漂浮單元包括平面桁架、固定于平面桁架下部的浮塊以及設置于平面桁架上表面的支撐裝置；所述支撐裝置包括用于承接定日鏡的承接桁架框以及驅動承接桁架框實現角度調整的動力機構；感應判斷裝置包括固定于定日鏡上端面中部的光線感應器、角度感應器以及固定于定日鏡上端面的若干光線判斷器。

技術領域

本發明涉及一種水上定日鏡追光系統及其追光方法，屬于太陽能發電領域。

背景技術

隨著化石燃料的不斷燃燒，人類可利用的常規能源越來越少，并且化石能源的使用會伴隨有害氣體的排放，使人類生存的生態環境遭到嚴重的破壞，嚴重威脅著人類的安全和生存。為了保護人類賴以生存的生態環境，必須采取措施減少化石能源的耗用大力開發清潔、干凈的新能源和可再生能源，走綠色能源道路。

太陽能是世界上最豐富的永久能源。太陽能光熱發電是太陽能利用的主要方式之一，配備儲熱系統的太陽能光熱電站可以實現連續穩定的電力輸出，尤其夜間不間斷的電力輸出。太陽能光熱發電技術主要有塔式技術、槽式技術、蝶式技術、線性菲涅爾技術等技術流派，其中塔式技術具有高聚光比，可以實現更高的介質溫度和蒸氣溫度，發電效率顯著提高。塔式技術主要包括定日鏡和中心塔。現有的塔式太陽能光熱電站主要建設在陸地上，其缺陷在于：1、地勢起伏，影響光熱電站的建設規模和發電效率；2、定日鏡場排布方式需要考慮中心塔的陰影遮擋，排布不夠緊湊；3、定日鏡場采用單獨雙軸追光裝置，跟蹤成本較高；4、水資源調用成本較高；5、追光不夠準確。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種水上定日鏡追光系統及其追光方法，該水上定日鏡追光系統及其追光方法能更準確地自動跟蹤太陽光線入射方位角和仰角的變化，使得太陽光反射率的最大化。

本發明的技術方案如下：

一種水上定日鏡追光系統，包括中心塔、設置于中心塔的塔頂的接收定日鏡反射太陽光的二次聚光裝置、圍繞中心塔的至少一個漂浮單元、中央處理器和感應判斷裝置；漂浮單元包括平面桁架、固定于平面桁架下部的浮塊以及設置于平面桁架上表面的支撐裝置；所述支撐裝置包括用于承接定日鏡的承接桁架框以及驅動承接桁架框實現角度調整的動力機構；感應判斷裝置包括固定于定日鏡上端面中部的光線感應器、角度感應器以及固定于定日鏡上端面的若干光線判斷器；所述光線感應器包括一刻度盤和一指針；指針下端固定于刻度盤上端面；指針與刻度盤平面呈夾角設置；太陽光照射下指針在刻度盤上形成投影；所述光線判斷器包括電信號連接的攝像頭和中心處理器；所述攝像頭獲取光線感應器的指針投影在刻度盤上的圖像信息，并將該信息發送給中心處理器；中心處理器與角度感應器電信號連接；角度感應器將測量出的定日鏡的角度信息傳輸給中心處理器；中央處理器分別與中心處理器、動力機構電信號連接；中央處理器接收中心處理器的承接桁架框調整信號判斷后得出中值并控制動力機構工作。

其中，所述二次聚光裝置包括固定框架以及設置于固定框架內的下凹的凹形發射鏡；凹形發射鏡內表面設置有環狀的凸起結構，定日鏡將太陽光射入凹形發射鏡內表面，經凸起結構折射后光線聚集于中心塔內的集熱器。

一種水上定日鏡追光系統的追光方法，包括上述的水上定日鏡追光系統；步驟如下：

S1：光線判定器的攝像頭采集光線感應器圖像信息，傳輸給中心處理器，角度測量器測出定日鏡相對于中心塔底端的方位角γ_D和傾角α_D，從而確定當前定日鏡的單位法向量傳輸給中心處理器；

S2：中心處理器將圖像信息中指針在刻度盤上投影的長短和方向信息結合定日鏡相對于中心塔底端的方位角γ_D和傾角α_D與標準圖像信息比對，得出此時太陽的高度角α_S和方位角γ_S；中心處理器計算定日鏡需要的調整信息數據；