[发明专利]塔式太阳能热发电系统的定日镜角度偏差检测方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及太阳能热发电系统，尤其涉及塔式太阳能热发电系统的定日镜角度偏差检测方法。

背景技术

目前利用太阳能热发电主要有槽式和塔式两种，槽式结构相对简单，但吸热器的温度一般只能达到200°C以上，发电效率低。而塔式结构相对复杂，但吸热器的温度一般能达到500°C以上，发电效率高。

塔式太阳能热发电技术的原理是用定日镜将阳光反射到位于高塔上的吸热器，实现大容量发电。电站系统包括定日镜场、吸热器、蓄热装置和发电装置等。

由于太阳东升西落，定日镜场中的每一面定日镜也必须由东向西，同时由下而上、再由上而下运动，才能保证每一面定日镜对阳光的反射聚集到塔上的吸热器上。根据每一面定日镜与吸热器的相对位置、时间、地点等，可以计算出每一面定日镜在任何时刻的方位角和仰角，但是，由于大气折射、机械误差、热胀冷缩、材料老化等原因，将引起反射的偏差，影响发电效率。设计定日镜场角度偏差测量和校正系统，可作为控制系统的负反馈参数，及时调整每一面定日镜的方位角和仰角，使定日镜对阳光的反射永远对准吸热器，提高发电效率。

国外有的校正系统，是在吸热器下面用一块白板，把需要校正的定日镜的阳光反射到白板上，如果计算出的方位角和仰角准确，则白板上的光斑正好在白板的中心位置；如果不在中心位置，则需要手动调整到中心位置，测量得出方位角和仰角的理论值和实际值的误差。最后向上移动一定的角度（每一面定日镜的上移角度都不完全相同）对准吸热器。这种方法的缺点有四个：一是一旦有误差必须手动调整；二是上移的时候也会产生误差；三是每次只能调整一面定日镜；四是校正时不能贡献热量给吸热器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供无需人工干预、自动校验镜场中每面定日镜是否能将太阳光反射到吸热器，形成对应光斑的检测方法，其具体技术方案如下：

所述塔式太阳能热发电系统的定日镜角度偏差检测方法之一，该塔式太阳能热发电系统包括固定于所述塔上的吸热器和能在对应固定位置转动的若干面定日镜，所述若干面定日镜按设定方式排列，形成镜场，每一定日镜在正确位置时将太阳光反射到吸热器上，其特征在于，在所述塔式太阳能热发电系统中设置第一成像单元，所述第一成像单元包括一个第一镜头E和与第一镜头连接的相机或摄像机以及与所述相机或摄像机连接的计算机，所述第一镜头设置在吸热器的中心区域，与镜场中第k面定日镜镜面中心Q_k的距离为定值L_k，形成第一中心连线EQ_k。定日镜在水平面和垂直面转动的轴心线均通过镜面中心Q_k，通过所述镜面中心Q_k的镜面宽度为D_k，高度为H_k，所述第一成像单元能拍摄对应吸热器所对应的整个镜场的图像，通过该图像来确定定日镜镜面位置是否正确的步骤如下：

  1）建立镜场中心坐标

调节镜场中所有的定日镜，使其镜面垂直于所述第一中心连线EQ_k后，用第一成像单元对所对应的镜场拍摄，形成镜场的初始图像，通过该初始图像确立每一面定日镜中心的像素坐标值作为该定日镜的中心坐标，并计算所述镜面宽度D_k和高度H_k的线性方向上所包含的像素量N_Dk和N_Hk；                                               

  2）系统工作时找太阳虚像中心坐标

塔式太阳能热发电系统工作时，在每一设定的时间间隔所述第一成像单元对对应镜场进行一次拍摄，形成镜场的当前图像，所述计算机找出该当前图像中的每一面定日镜所对应的太阳虚像中心Q’的像素坐标值，作为太阳虚像中心坐标，并计算每一面定日镜的太阳虚像中心Q’至镜头E的第二中心连线EQ’与所述第一中心连线EQ所夹角在水平面上形成的方位角为θ和垂直面上形成仰角为ф，第k面定日镜的太阳虚像中心为Q_k′，至镜头E的第二中心连线EQ_k’与所述第一中心连线EQ_k形成方位角θ_k和仰角ф_k；

  3）判别定日镜镜面角度是否正确

在所述时间间隔比较每一面定日镜的太阳虚像中心坐标与对应定日镜中心坐标：

如所述两中心的差距在设定的范围内，对应定日镜镜面角度正确，不需调整，如超过设定范围，对应定日镜镜面角度不正确，需调整。