[发明专利]一种定日镜超声波校正系统及方法

说明书

本发明公开了一种定日镜超声波校正系统及方法，利用超声波沿直线传播的特性及超声波测距原理，向预校正姿态的定日镜镜面发射超声波，接收反射的超声波，通过比较不同位置超声波的理论传播时间与实际传播时间，得到定日镜的高度角和方位角的校正值，并对定日镜进行校正调整。本发明可以实现24小时不间断工作，不受吸热器或光斑纠偏板的施工进度的影响，能够使得镜场的安装、调试、校正工作同步进行，对缩短整个电站的建设周期效果明显，在电站运行期间，在晚上进行定日镜的校正，不会影响定日镜白天的正常工作。本发明具有校正效率高、全天均可校正、校正误差小、运行维护成本低、校正精度稳定的技术特点。

技术领域

本发明属于太阳能热发电技术领域，尤其涉及一种定日镜超声波校正系统及方法。

背景技术

在太阳能热发电领域，塔式太阳能热发电技术聚光倍数高，系统效率高，热损失小，同时又便于能量的存储，是一种竞争力很强的新型清洁发电技术。塔式太阳能热发电技术是利用众多的定日镜，将太阳热辐射反射到置于吸热塔顶部的吸热器上，将吸热工质加热并进行存储，再根据电网的调度指令，利用热交换产生的高温高压蒸汽驱动汽轮发电机组发电。

定日镜是塔式太阳能发电站的关键设备，由以上的描述可知，定日镜需要将太阳光准确地反射到置于吸热塔顶部的吸热器上以实现正常发电，为了提高对太阳光的利用，并保证吸热器的安全，应当尽可能的提高反射精度，即定日镜跟踪精度，定日镜跟踪精度的提高有助于提高镜场聚焦到吸热器表面的辐射通量，以此来提高电站的发电量。

目前，行业内提出的定日镜校正系统一般采用以下几种方式：

(1)基于定日镜反射光斑纠偏的校正系统：一般是利用相机采集定日镜反射在纠偏板的光斑，并通过图像分析系统找到光斑的质量中心，进而通过对比目标点与光斑质量中心得出定日镜跟踪偏差，对定日镜予以纠偏。

(2)基于定日镜位置测量的传感器校正系统：通过在每一面定日镜的四个角上设置测量传感器，如感光电池或者感光二极管，当定日镜平面上的太阳光分布不均时，感光电池或者感光二极管的电信号都会发生变化，以此准确追踪太阳位置，并准确反映定日镜的位置。

(3)基于无人机技术的镜场校正系统：核心思路是采用无人机发射光线，并对经过反射过后的光线落点进行测量分析，通过比较理论落点以及实际落点的偏差，对定日镜姿态予以纠偏。

对于上述的第一种镜场校正方法，其严重依赖于光强以及与云层分布情况，对于阴天或者多云天，校正误差将比较大，甚至无法进行，并且无法在晚上进行校正，这将大大延迟镜场的投产日期，影响电站的经济性。

同样的，对于上述第二种镜场校正方法，也一样地依赖于光强以及与云层分布情况，更为严重的是，该方法需要每一面定日镜都设置感光传感器，这对定日镜的成本和运行维护提出了较高的要求，此外，该方法的准确性严重依赖于感光传感器的灵敏度以及传动机构的精密程度，校正频繁，不利于电站的长期稳定运行。

对于上述的第三种镜场校正方法，其采用无人机进行光线的发射或者接收，但是众所周知，对于民用的小型无人机系统，最大的续航时间没有取得较大突破，携带测量装置的无人机不到一小时就要进行充电或者更换，影响镜场校正效率，其次在白天进行校正时，无人机的光线将受到太阳光的干涉，影响校正精度。

综上所述，现有技术中对定日镜的校正存在着校正效率低、校正误差大、运行维护成本高、校正精度易受外界干扰的技术缺陷。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种定日镜超声波校正系统及方法，具有校正效率高、全天均可校正、校正误差小、运行维护成本低、校正精度稳定的技术特点。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种定日镜超声波校正系统，包括：移动固定装置、超声波测量装置、超声波处理装置、定日镜控制装置；其中，