[發明專利]一種測量與優化定日鏡效率的系統與方法

在審

• 申請號: 202011265158.3
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112306103A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 高明;姚立波;劉曉東;菅廣志;陳永平;呂東澤;黃磊
• 申請（專利權）人: 北京能脈科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G01M11/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

本發明公開了一種測量與優化定日鏡效率的系統和方法，屬于塔式太陽能熱發電領域。該方法包括：生成定日鏡鏡場中定日鏡效率檢測隊列；測量待檢測定日鏡的反射率、太陽直接輻射能量和大氣消光系數；設定待檢測定日鏡瞄準點為目標光靶，驅動待檢測定日鏡旋轉到設定位置；采集待檢測定日鏡投射到目標光靶上的光斑圖像和不同曝光值下的鏡面圖像；計算該光斑長度和寬度和該光斑質量中心與光靶幾何中心的跟蹤精度，并得到鏡面聚光強弱分布，計算待檢測定日鏡的聚光效率；計算出待檢測定日鏡的效率；對定日鏡效率檢測隊列重新優化排序，持續對鏡場中的定日鏡進行效率測量和優化。本發明技術方案操作簡單，效果和精度較高。

技術領域

本發明涉及塔式太陽能熱發電領域，特別涉及一種測量與優化定日鏡效率的系統與方法。

背景技術

在經濟不斷發展的同時，能源日趨短缺，傳統的不可再生能源日益枯竭，經濟發展越來越受制于能源的開發利用，可再生能源的利用受到普遍關注，特別是太陽能利用更受世人的重視。

太陽能熱發電是當前太陽能利用的一種主要方式。當前太陽能熱發電按照太陽能采集方式可劃分為(1)塔式太陽能熱發電；(2)槽式太陽能熱發電；(3)碟式太陽能熱發電。

在太陽能熱發電領域，塔式太陽能熱發電因具有高光熱轉換效率，高聚焦溫度，控制系統安裝調試簡單，散熱損失少等優勢，將成為下一個可商業化運營的新型能源技術。

在塔式太陽能熱發電領域，定日鏡為塔式太陽能熱發電系統的一個重要組成部分。如圖1所示，定日鏡將太陽光反射到吸熱塔塔頂的吸熱器上，對吸熱工質進行加熱，從而將光能轉化為熱能，進而驅動汽輪機發電。

在塔式太陽能熱發電領域，定日鏡作為系統的集熱器，其效率的高低直接決定著系統發電效率的高低，影響定日鏡效率的因素主要包括：定日鏡投入率、定日鏡鏡面反射率、定日鏡跟蹤精度、定日鏡聚光效率、吸熱器截斷效率等。目前這些因素均只有單獨的測量及優化方法，應用過程中同時檢測、優化時互相干擾，分項檢測、優化時效率低下，且計算效率時多采用單項或幾項使用測量值，其余項使用理論值或經驗值的方式，測量結果并不理想。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種優化定日鏡效率的系統與方法，以解決目前定日鏡效率優化過程中，各優化措施相互干擾、重復工作、效率較低的問題，并解決目前定日鏡效率測量結果不夠精確的問題。

根據本發明的第一方面，提供一種測量與優化定日鏡效率的方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟1、根據初始條件按照權重生成定日鏡鏡場中定日鏡效率檢測隊列，權重越高，優先級越高；

步驟2、依次測量待檢測定日鏡的反射率、太陽直接輻射能量和大氣消光系數；

步驟3、設定待檢測定日鏡瞄準點為目標光靶，驅動待檢測定日鏡旋轉到設定位置；

步驟4、采集待檢測定日鏡投射到目標光靶上的光斑圖像，并采集待檢測定日鏡不同曝光值下的鏡面圖像；

步驟5、根據光斑圖像數據計算待檢測定日鏡的該光斑長度和寬度和該光斑質量中心與光靶幾何中心的跟蹤精度，并根據鏡面圖像數據得到待檢測定日鏡鏡面聚光強弱分布，計算待檢測定日鏡的聚光效率；

步驟6、根據所采集的大氣消光系數、待檢測定日鏡反射率、待檢測定日鏡聚光效率、待檢測定日鏡光斑長度和寬度、待檢測定日鏡跟蹤精度，計算出待檢測定日鏡的效率；

步驟7、對定日鏡效率檢測隊列重新優化排序，重復執行步驟1～步驟6，持續對鏡場中的定日鏡進行效率測量和優化。

進一步的，步驟1中，所述權重取決于與吸熱物體距離，距離越近權重越高。

進一步的，驟2具體包括：