[发明专利]一种光斑实时可调的定日镜及其调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电定日镜领域，尤其涉及一种光斑实时可调的定日镜及其调节方法。

背景技术

目前，现有的太阳能热发电系统主要有槽式、塔式和碟式三种基本类型。而塔式太阳能热发电系统采用大量的定日镜将太阳光聚集到吸热塔上的吸热器上，加热工质，产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电。其中定日镜是塔式太阳能热发电系统的重要组成部分，用于将分散的太阳辐射收集并投射到吸热器上，从而实现塔式太阳能电站的光热转换。

定日镜是一种由镜面、镜架、跟踪传动机构及其控制系统等组成的聚光装置，用于跟踪接收并反射太阳光吸热塔顶部的吸热器上，是塔式太阳能热发电电站的主要装置之一。

目前，定日镜反射面的普遍形式主要有：（1）单片平面或曲面反射面；（2）若干小面积平面组成大的平面或曲面反射面。对于第一种定日镜形式，单片平面镜通常尺寸较小，虽然制造成本较低，定日镜安装运输方便，但对于大规模不规则塔式太阳能热电站镜场，需要数量庞大的定日镜，加大了镜场控制及调度难度，且定日镜的清洗、维护难度较大。而单片曲面反射镜，对于塔式太阳能电站而言，定日镜焦距较大、曲率较小，因此对单片曲面反射镜的热弯模具精度及机械制造水平要求均较高，这无疑增加了定日镜制造成本，增加了电站初期投资成本，限制了塔式热发电的大规模发展。对于第二种定日镜形式，由若干小面积平面镜通过精密机械加工和拼接而成具有一定曲率的聚光凹镜，其对机械工艺、批量制造质量、工程化安装等都有较高要求。此类型定日镜一旦安装定型完成后，其镜面曲率就不可再调，因此无法根据需要对光斑进行实时调节，聚焦灵活性不够。在长期运行过程中定日镜将不可避免地出现由于面形、机械结构变化、外界风压等因素而导致聚焦精度下降的问题，导致其精度校正费时费力、单镜维护成本较高。而若干小面积平面组成大面积平面反射面，虽然制造工艺、安装难度稍低，但聚光效果不如曲面反射面。

发明内容

为了克服上述技术问题存在的缺陷，本发明提供一种光斑实时可调的定日镜及其调节方法，通过调节各反射单元角度，改变其反射光路，得到满足要求的反射光斑。

本发明公开了以下技术方案：

一种光斑实时可调的定日镜，包括若干个反射单元，各反射单位中心均设有中心转轴，所述反射单元与所述中心转轴转动连接，所述中心转轴带动所述反射单元进行角度调节。

较佳地，所述的定日镜，其反射单元为平面镜或曲面镜。

较佳地，所述的定日镜，其反射单元由若干个平面镜或曲面镜组成。

较佳地，所述的定日镜，其平面镜或曲面镜位于同一平面或按一定方式拼接排列成曲面。

较佳地，所述的定日镜，其反射单元为多边形。

较佳地，所述的定日镜，其反射单元之间设有适当间隙。

较佳地，所述的新型定日镜，其各反射单元的中心点位于同一平面内。

一种光斑实时可调的定日镜调节方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：已知某一时刻的太阳高度角、方位角、镜场中定日镜中心点坐标，及吸热器目标点位置，根据反射定律计算出定日镜实现准确投射目标位置的整体姿态角；

S2：根据定日镜接收姿态角命令后的运转情况，确定定日镜转动后各反射单元中心点坐标；

S3：根据S2所得各反射单元中心点坐标计算各反射单元中心点投射到吸热器上的点的坐标，并计算其到定日镜中心点投射在吸热器上的点之间的距离；

S4：以S3所得反射单元中心点在吸热器上的投射点到目标位置的距离为依据，调节反射单元角度，改变光斑形状和大小，从而得到满足聚光要求的光斑。

较佳地，所述光斑实时可调的定日镜调节方法，其S4中可对任意个反射单元的角度进行调节。

较佳地，所述光斑实时可调的定日镜调节方法，其整体姿态角包括高度角和方位角。

本发明的有益效果是：

（1）通过调节定日镜各反射单元角度，可得到满足形状、大小、聚光质量等要求的光斑，具有较强的适应性。

（2）定日镜在长期运行过程中将不可避免地出现由于面形、机械结构变化等因素而导致聚焦精度下降的问题，而利用本发明所提供的定日镜，对反射单元角度进行简单调整，即可实现重新得到所需光斑，因此可有效降低单镜维护成本、提高聚光精度。

（3）可根据需要在任一时刻发送不同的指令改变各反射单元转动的角度，实现光斑的实时调节，聚焦灵活性强。

附图说明

图1为本发明实施例所述定日镜反射单元形式Ⅰ结构示意图；