[發(fā)明專利]塔式太陽能用定日鏡鏡面發(fā)射率和潔凈程度檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810339092.4
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108712150B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王圣彬;陳樂;曾濤;富雅瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學(xué)
• 主分類號: H02S50/15
• 分類號: H02S50/15;G01N21/94
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種塔式太陽能用定日鏡鏡面發(fā)射率和潔凈程度檢測方法。晴朗夜晚用溫度傳感器記錄定日鏡鏡面溫度，紅外熱像儀拍攝定日鏡鏡面的紅外圖像；計算輻射溫度，計算得定日鏡鏡面的發(fā)射率；夜晚用溫度傳感器記錄熱像儀拍攝時定日鏡溫度，紅外熱像儀拍攝定日鏡鏡面的紅外圖像，計算輻射溫度；預(yù)先鋪設(shè)不同種類的灰塵采集獲得輻射溫度和環(huán)境溫度，并擬合計算獲得發(fā)射率與灰塵重量之間關(guān)系式；根據(jù)關(guān)系式獲得待測定日鏡鏡面上灰塵的重量。本發(fā)明發(fā)射率檢測方法能夠在戶外測量定日鏡鏡面發(fā)射率；效率高，適用于大量定日鏡測量；能在夜晚檢測鏡面潔凈程度，不會影響塔式太陽能發(fā)電站發(fā)電效率，降低了定日鏡鏡面潔凈程度的檢測成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及了一種塔式太陽能用定日鏡鏡面發(fā)射率和潔凈程度檢測方法。

背景技術(shù)

太陽能作為一種情節(jié)的可再生能源以其能量巨大、持久和環(huán)境友好等特點得到越來越的應(yīng)用，目前利用太陽能主流發(fā)電系統(tǒng)分為兩種：一是太陽能光伏發(fā)電，二是太陽能熱發(fā)電。太陽能熱發(fā)電以聚光式為主，主要包括：塔式、槽式和碟式等。

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)一般由吸熱塔、定日鏡陣列、發(fā)電機(jī)組和儲熱罐等四個主要部分組成。定日鏡陣列屬于光熱電站系統(tǒng)中的聚光集熱子系統(tǒng)。定日鏡是一種由鏡面(反射鏡)、鏡架(支撐結(jié)構(gòu))、跟蹤控制系統(tǒng)、跟蹤傳動機(jī)構(gòu)等組成的聚光裝置，用于跟蹤接收到聚集反射太陽光線至接收塔頂部的集熱器，是塔式太陽能熱發(fā)電站的主要核心技術(shù)和裝置。吸熱塔屬于光熱電站系統(tǒng)中的集熱子系統(tǒng)，它將定日鏡所捕捉、反射、聚焦的太陽能直接轉(zhuǎn)化為可利用的高溫?zé)崮?，為發(fā)電機(jī)組提供動力源，從而實現(xiàn)熱發(fā)電。

定日鏡鏡面的潔凈程度一直是影響光熱電站發(fā)電效率的首要因素。因為鏡面潔凈程度的下降，就會使得從鏡面反射的光線減少，聚光倍數(shù)的減少使產(chǎn)熱能力下降，最終會影響到汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的運行效率。目前絕大多數(shù)光熱電站都采用定期清潔定日鏡面的方法去清除定日鏡面的積塵。但定期清潔的方法脫離了定日鏡面實際的潔凈程度，會使光熱電站的發(fā)電效率得不到保證。所以需要一種能夠檢測定日鏡面潔凈程度的方法來指導(dǎo)清洗周期。

現(xiàn)有的技術(shù)中通常使用在白天，用定日鏡反射太陽光至靶面，用CCD采集靶面的亮度信息，根據(jù)靶面亮度判斷定日鏡鏡面的清潔程度。這種在白天塔式發(fā)電站運行期間進(jìn)行檢測定日鏡面潔凈程度的方式，存在影響發(fā)電效率的問題。

利用輻射測溫儀測量物體材料表面溫度時，發(fā)射率是表征其輻射特性的物理量，是重要的熱物理參數(shù)之一。使用不同發(fā)射率設(shè)置的熱像儀測量同一被測物體表面，會因為發(fā)射率設(shè)置的不同導(dǎo)致測溫結(jié)果不同；使用同一發(fā)射率設(shè)置的熱像儀測量不同被測物體表面，會因為不同被測物體表面的熱物理特性不同導(dǎo)致測溫結(jié)果不同。因此，潔凈鏡面與附著灰塵的鏡面相比，兩者表面的熱物理特性不同，即發(fā)射率不同，在同一條件下熱像儀的測量結(jié)果會產(chǎn)生差異。因此需要一種戶外塔式太陽能定日鏡鏡面發(fā)射率的測量方法，建立發(fā)射率-灰塵量擬合公式，并以此作為塔式太陽能定日鏡鏡面潔凈程度的測量方法。

現(xiàn)有的發(fā)射率測量方法，按照原理的不同可以分為穩(wěn)態(tài)量熱法、整體黑體法、積分球反射計法等。

穩(wěn)態(tài)法：Worthing提出了燈絲加熱法測量材料半球發(fā)射率，是穩(wěn)態(tài)法較為典型的應(yīng)用。但這種方法樣品的制作工藝很復(fù)雜，而且測試速度較慢，但是通用性很好，精度也不錯，在實際應(yīng)用中有較為普遍。

整體黑體法，其測試原理：將樣品與參考黑體作為一個整體，參考黑體為樣品表面的一個孔，將孔底部的能量作為參考黑體的能量，這要求樣品具有一定的厚度。從發(fā)射率的定義出發(fā)，樣品表面的能量與孔底部能量的比值即可計算出材料的發(fā)射率。