[发明专利]一种太阳能聚光器镜面测量、调整方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热发电领域，尤其涉及一种太阳能聚光器镜面测量、调整方法及其装置。

背景技术

全球太阳能辐射总量约1.7×10¹⁷W，其中我国约占1％(1.8×10¹⁵W，相当于1.9万亿吨标煤/年)，是我国目前年能耗总量的680倍，太阳能蕴藏着巨大的开发潜力。

太阳能发电技术主要分为光伏发电和光热发电两大类。光伏发电主要是利用光伏电池板的光电效应进行发电。该技术目前主要存在三大缺点：(1)发电功率随太阳光强度变化而变化，在晚上和阴雨天完全不能发电，对电网冲击大；(2)太阳光流密度低，单位发电容量所需的光伏电池板面积大，而光伏电池板制造过程污染严重、成本很高；(3)光伏电池板对太阳能光谱的响应波段主要集中在高频短波区域(400<λ<1100nm)，低频长波区域的能量则大部分转化为热量，致使光伏电池板温度升高、光电转换效率降低、使用寿命缩短。

光热发电技术是主要是利用抛物面反射镜(或菲涅尔反射镜)将太阳光聚集起来，通过光热转换及换热装置产生蒸汽或加热流体驱动发动机(如汽轮机、斯特林机等)进行发电；其优点在于该技术可吸收全波段的太阳光、可通过蓄热实现昼夜连续发电。由于太阳能能流密度低，需要通过聚光系统将太阳光聚集获得高的能流密度以及集热温度。聚光系统主要分为槽式、线性菲涅尔式、塔式和碟式四大类。其中，槽式镜是将太阳光聚集在一条与镜面平行的线上，该技术只对太阳光进行一维跟踪。线性菲涅尔式与槽式较类似，将抛物面槽式聚光镜分为多块带状的镜面，有助于减少成本，塔式聚光通常是利用众多定日镜将太阳光聚集在高塔顶端的集热器上，该系统占地面积大，每个定日镜的方位和曲面都不相同，控制系统复杂。碟式聚光通常由整体旋转抛物镜面或多面镜子组成，可将太阳光聚集在一个小面积内，占地面积和聚光比灵活可调。为了提高聚光效果，聚光镜面应该尽量按照理论设计安装到支架上，但由于镜面系统面积巨大，难以安装理论设计准确安装。特别是对于高聚光比的碟式和塔式来说，为达到高聚光比和高温集热的要求，聚光镜面的安装和调整有较高要求。以碟式斯特林系统为例，目前是各种太阳能热发电系统中效率最高的(31.25％的峰值记录)。其技术重点在于高聚光比的聚光器以及高效率的斯特林发动机。聚光系统提供必须提供高的聚光比的太阳能供给斯特林发动机的热头，且要保证能流密度分布尽可能均匀，以免烧坏斯特林发动机热头，引起事故，此外还要尽可能高的聚光比以减小集热损失。因此，聚光器镜面准确安装调整是碟式系统高效可靠运行的关键之一。目前大型的碟式聚光系统由于面积大，镜面面板不可能一次成型，需要由众多的小镜面板安装在碟式镜支架上，整体上拼成一个大的碟式镜面，每个小镜面板有调整机构，可以调整镜面安装位置。碟式聚光镜面积大，镜面片数量多，给镜面测量和调整带来了很大困难。同样对于槽式、线性菲涅尔式和塔式同样存在着镜面安装调整的困难。

目前主要的调整方法为太阳光底下的实时调整，凭借人工经验，调整镜面，使得镜面反射的太阳光聚焦光斑入射到接收器中，比较盲目和费时。此外还有条纹测量法，需要一个面积巨大的条纹屏幕，并且要将此条纹屏幕准确安装定位，另外还需要有摄影机对反射后的条纹进行收集和处理，该方法的难点在于需要对测量结果进行标定，目前处于研究中。还有常规的在制造过程中进行比较精密的安装定位，但不适合面积较大的聚光镜系统。

发明内容

针对太阳能热发电聚光系统由于镜面面型复杂，镜面数量众多造成测量、定位、调整等困难，提出了一种太阳能聚光器镜面测量、调整装置及其方法。

一种太阳能聚光器镜面测量、调整装置，包括镜面支架、镜面片、连接调整机构、标识点、摄影机、长度标定杆A、长度标定杆B和处理器，标识点贴在镜面片上，镜面片通过连接调整机构安装于镜面支架上，摄影机通过摄影机数据线连接到处理器上，长度标定杆A和长度标定杆B非平行放置。

所述的太阳能聚光器包括至少有一个聚光器镜面片，太阳能聚光器为碟式、槽式、线性菲涅尔式以及塔式聚光器。

所述的太阳能聚光器镜面片背面设置两个以上的连接调整机构。

所述装置还包括激光扫描仪，所述的激光扫描仪通过激光扫描仪数据线连接到处理器上。

一种太阳能聚光器镜面测量、调整方法包括步骤：

1)通过连接调整机构在太阳能聚光器的镜面支架上预先初步安装好聚光器镜面片1；

2)在需要测量和调整的每个聚光器镜面片上贴上3个以上的标识点；

3)在太阳能聚光器上放置互不平行的长度标定杆A和长度标定杆B；