本发明专利技术公开了一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统及校准方法，通过第一控制单元控制定日镜的驱动电机按照预定路径转动，使定日镜的反射光斑落入图像传感器的采集范围内，图像传感器采集反射光斑图像后，第二控制单元根据图像传感器获得的反射光斑图像，协调所述第一控制单元微调定日镜的姿态，使反射光斑位于定日镜的指定位置，并记录定日镜此时的姿态信息。结合图像传感器绝对位置信息、太阳角度对定日镜运动模型进行校准，其校准精度高、系统误差小、校准速度快、系统运行成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能发电系统领域，特别涉及。
技术介绍
太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，尤其是光热发电技术是继光伏发电技术以后的新兴太阳能利用技术。在几种光热发电技术中，塔式太阳能热发电是采用大量的定日镜将太阳光聚集到设置在吸热塔顶的吸热器上，加热工质，产生蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。其中，定日镜追日运动和校准是塔式太阳能热发电的关键技术之一，整个定日镜场由成千上万面定日镜组成，每面定日镜都由一个定日镜控制器控制，进行独立、分散控制。然而，由于定日镜数量庞大，造成现有的定日镜校准系统成本高昂，且校准动作较慢。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供了一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统。本专利技术通过以下技术方案实现:一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统，包括:至少一个定日镜，用于反射由校准光源发出的光线；至少一个能量接收器，用于接收定日镜反射的光线；至少一个图像传感器，采集至少一个定日镜的反射光斑图像；第一控制单元，连接每一定日镜，用以控制定日镜的驱动电机按照预定路径转动，使定日镜的反射光斑落入图像传感器的采集范围内；第二控制单元，连接图像传感器以及第一控制单元，根据图像传感器获得的反射光斑图像，协调第一控制单元微调定日镜的姿态，使反射光斑位于定日镜的指定位置，并记录定日镜此时的姿态信息，根据定日镜的位置以及姿态信息计算所需校准的运动模型参数。较佳的，第二控制单元协调第一控制单元微调定日镜的姿态包括:控制定日镜方位轴、高度轴以一定的步长回转动作；方位轴、高度轴的动作历程Sd由包括采样历程时间T、采样精度误差限ε、全场定日镜间相互协调运营优化因子δ在内的因素确定的采样目标函数J = f(T，ε, δ，...)来确定，即SdS使得目标函数J最优的一个取值。较佳的，图像传感器为固定安装姿态或可变安装姿态。较佳的，校准光源为太阳光或人工光源。较佳的，图像传感器设置于具有隔热、防水、反光功能的防护机构内，并且，防护机构的至少一个侧面上设置有透光镜，用于图像传感器采集定日镜的反射光斑。较佳的，透光镜为吸收型或反射型光减弱透光镜。较佳的，第一控制单元与第二控制单元的时间同步。本专利技术另提供一种塔式太阳能发电系统定日镜校准方法，根据上述塔式太阳能发电系统定日镜校准系统，执行步骤:S1、第一控制单元控制定日镜的驱动电机按照预定路径转动，使定日镜的反射光斑落入图像传感器的采集范围内；S2、图像传感器采集反射光斑图像；S3、第二控制单元根据图像传感器获得的反射光斑图像，协调述第一控制单元微调定日镜的姿态，使反射光斑位于定日镜的指定位置，并记录定日镜此时的姿态信息； S4、根据定日镜需要校准的模型参数的个数n，重复步骤SI至S3至少n/2次，获得n/2个采样样本；S5、第二控制单元根据定日镜的位置以及姿态信息计算所需校准的运动模型参数，并保存至描述不同定日镜运动模型的数据库中，由已经获得所需校准运动模型参数的定日镜，同时根据太阳能发电系统所处的地理位置，能量接收器的位置，系统运营时间，太阳角度，即可计算整个太阳能发电场中每个定日镜在任何时刻将反射目标位置设置为能量接收器表面时的姿态，从而实现对定日镜的校准。较佳的，第二控制单元协调第一控制单元微调定日镜的姿态包括:控制定日镜方位轴、高度轴以一定的步长回转动作；方位轴、高度轴的动作历程Sd由包括采样历程时间T、采样精度误差限ε、全场定日镜间相互协调运营优化因子δ在内的因素确定的采样目标函数J = f(T，ε, δ，...)来确定，即SdS使得目标函数J最优的一个取值。较佳的，第一控制单元与第二控制单元的时间同步。本专利技术通过对图像传感器捕获图像进行实时分析确定出定日镜与光斑相对位置关系及对应的定日镜姿态信息，结合图像传感器绝对位置信息、太阳角度对定日镜运动模型进行校准，其校准精度高、系统误差小、校准速度快、系统运行成本低。【附图说明】图1所示的是本专利技术校准系统的结构示意图；图2所示的是本专利技术图像传感器的侧视图；图3所示的是本专利技术图像传感器的正视图；图4所示的是本专利技术校准系统的物理连接示意图；图5所示的是本专利技术图像采集过程中定日镜的状态转移示意图；图6所示的是本专利技术定日镜在一状态下图像传感器捕获的光斑与定日镜的相对位置示意图；图7所示的是本专利技术第一控制单元的工作流程图；图8所示的是本专利技术第二控制单元的工作流程图。【具体实施方式】以下将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本专利技术的一部分实例，并不是全部的实例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。为了便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本专利技术实施例的限定。图1所示为太阳能发电站的定日镜校准系统，其包括一个安装于基础塔架2上的能量接收器1，能量接收器I接收定日镜4反射的太阳光；能量接收器I具有合适的高度保证所述的定日镜4反射的太阳光均匀分布在能量接收器I上，以加热能量接收器I内部的工质(如水或熔盐)。太阳能发电站的定日镜校准系统还应包括安装于能量接收器I周围的定日镜场；定日镜场包括至少一个定日镜4 ;定日镜4配置有两个旋转轴，分别为高度轴和方位轴，定日镜4绕分别绕两个旋转轴进行高度角和方位角的调整；为适应大规模镜场节约成本的需求，旋转轴可不配置角度传感器，通过激励步进电机运动一定数量的电压脉冲达到对旋转轴转角精确控制的目的，或者通过直流电机的霍尔单元或光栅编码器或其他合适的角度敏感元件达到旋转轴转角精确控制的目的。定日镜通过调整镜面姿态(方位角、高度角)以开环或者闭环方式跟踪一天中太阳轨迹的变化，使得太阳光被连续反射至接收器I表面。本实施例中至少一个定日镜4安装在能量接收器I的一侧，在另一个实施例中，定日镜可以安装在接收器周围任意合适的位置。在图1所示的实施例中，图像传感器501安装在能量接收器I附近或者不加限定地布置于定日镜镜场的任何区域，以使图像传感器可以检测到至少一面定日镜的反射光斑。在图1所示的实施例中，图像传感器安装于塔架2或位于塔架顶端的能量接收器I上；在另一实施例中，图像传感器可独立安装于固定支撑结构上(图中未示出)，并且固定支撑结构可以任意合适的数量分布在镜场任意合适的位置，此处的固定支撑结构在镜场中的位置不同于塔架2的位置，固定支撑结构具有合适的高度使得所有图像传感器的视野51可以配合完成对全镜场所有定日镜有效覆盖。在图2、图3所示的实施例中，图像传感器5当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统，其特征在于，包括：至少一个定日镜，用于反射由校准光源发出的光线；至少一个能量接收器，用于接收定日镜反射的光线；至少一个图像传感器，采集至少一个定日镜的反射光斑图像；第一控制单元，连接每一定日镜，用以控制定日镜的驱动电机按照预定路径转动，使定日镜的反射光斑落入所述图像传感器的采集范围内；第二控制单元，连接所述图像传感器以及所述第一控制单元，根据所述图像传感器获得的反射光斑图像，协调所述第一控制单元微调定日镜的姿态，使反射光斑位于定日镜的指定位置，并记录定日镜此时的姿态信息，根据定日镜的位置以及姿态信息计算所需校准的运动模型参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏斌，黄文君，李伟，郝丹，钟国庆，
申请(专利权)人：浙江中控太阳能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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