一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法技术

本发明专利技术公开了一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，包括如下步骤：步骤一、首先将镜场分区；步骤二、利用每个镜场分区的边界线确定镜场边界点；步骤三、计算危险区域的半径；步骤四、确定过镜场边界点的两条圆切线；步骤五、计算出两条圆切线的交点即得到该区对应的备用目标点。与现有技术相比，本发明专利技术的积极效果是：采用本发明专利技术方法确定的备用目标点，不仅能保证镜场快速投入和撤离吸热器，同时还能保证失电时吸热器及其附近设备的安全运行，在塔式电站的运行过程中发挥出重要作用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法
本专利技术属于太阳能光热利用
，具体涉及一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法。
技术介绍
塔式太阳能热发电技术是利用大量的独立跟踪太阳的定日镜，将太阳辐射反射至一个安装在高塔顶部的吸热器上，加热吸热器内的工质，从而利用高温介质的热能发电，具有聚光比大、运行温度高的优点。其中，吸热器作为光热转换的关键设备，其安全运行影响着整个光热电站的安全。在塔式太阳能热发电系统中，定日镜在相应控制系统的控制下跟踪太阳并将太阳能汇聚到位于塔顶的吸热器。成百上千个定日镜反射的能量可达到500℃以上高温，而吸热器、集箱、防护板、标定靶等均集成在吸热塔上，高温对设备安全影响很大，因此对控制要求较高，要求控制系统严格控制镜场聚焦太阳能到吸热器或者待命点上。以保护塔身及塔上其他设备的安全运行。此外还应考虑到各种安全隐患，本文考虑在发生紧急性失电后，镜场停止跟踪太阳，保持静止状态时，仍旧会反射太阳光并有一定聚焦效果，研究了该种情况下太阳光斑的运行轨迹，分析其对塔上其他设备的影响。在塔式电站运行过程中，由于突发性失电引起镜场停止跟踪太阳，导致本应聚焦在吸热器上的光斑发生偏移，短时间内对集成在塔上的其他设备造成影响。塔式光热电站，在定日镜跟踪和撤离吸热器的过程中，为了避免高度聚光的能量对电站设备及周围环境造成影响，同时能以较快的速度实现定日镜的调度工作，需要设置若干备用瞄准目标点位。正常运行工况下，镜场启动时，首先聚焦至吸热器附近的备用目标点，这些点是空间虚拟坐标点，要求聚焦光线路径避开周围设备，且与吸热器距离较近，以保证镜场的快速投入和撤离。专利
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本专利技术提供了一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，采用本专利技术方法确定的备用目标点，不仅能保证镜场快速投入和撤离吸热器，同时还能保证失电时吸热器及其附近设备的安全运行，在塔式电站的运行过程中发挥出重要作用。本专利技术所采用的技术方案是：一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，包括如下步骤：步骤一、首先将镜场分区；步骤二、利用每个镜场分区的边界线确定镜场边界点；步骤三、计算危险区域的半径；步骤四、确定过镜场边界点的两条圆切线；步骤五、计算出两条圆切线的交点即得到该区对应的备用目标点。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术公开的是一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，塔式光热电站中在定日镜跟踪和撤离吸热器的过程中，为了避免高度聚光的能量对电站设备及周围环境造成影响，同时能以较快的速度实现定日镜的调度工作，需要设置若干备用目标点位。正常运行工况下，镜场启动时，首先聚焦至吸热器附近的备用目标点，这些点是空间虚拟坐标点，要求聚焦光线路径避开周围设备，且与吸热器距离较近，以保证镜场的快速投入和撤离。本专利技术方法综合考虑了吸热器及附近设备的安全和快速投入和撤离镜场的响应速度，对塔式光热发电技术工程应用具有实际指导意义。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为塔式镜场备用点示意图；图2为图1中危险区域3的放大示意图；图3为塔式镜场实施例备用点设置示意图；图4为图3中镜场内边界2的放大示意图；图中，1–镜场外边界2–镜场内边界3–危险区域4–吸热器。具体实施方式如图1和图2所示，以下以圆周式吸热器为对象详细说明备用目标点的设置方法：首先将镜场分为N个区，设全镜场有N个备用点，暂按每个镜场分区对应一个备用目标点考虑，工程项目中可根据需求不局限于此，可多对一或一对多多种模式。在备用目标点的设计过程中，考虑失电安全问题，失电后，定日镜停止运行，姿态固定，太阳随时间变化由东向西偏移，失电后光斑向东扩散，因此，为避免散射光斑照射到吸热塔上的设备，备用目标点应设于塔东部。图中最内圈表示危险区域，即如果设置该区域以内的点为聚焦点，聚焦光斑均有可能照射至吸热塔上。由于定日镜跟踪系统采用过跟踪方式，过跟踪偏差为△σ，在备用瞄准点设置时，将该误差考虑在内。该区域(即危险区域3)的半径R为吸热塔中心至吸热器外表面的距离d、单面定日镜反射太阳光斑最大半径r与过跟踪造成的位移偏差l之和，且应留有一定光斑边缘形状误差和风载偏差造成的光斑偏移量Q。R＝d+r+l+Q其中：dmax为最远距离定日镜与吸热器的距离。由于定日镜距离塔越远，反射的光斑越大，因此以最远定日镜的光斑最大半径r通过反射定律结合定日镜形状尺寸以及与塔的相对位置确定。在分区后的镜场中，每个区的任意点与危险区域有两条切线，根据备用点选择原则，仅考虑东侧的一条切线，这个区域内所有满足该原则的切线会形成一组“切线群”，其中两条最外侧的切线的交点即为该区域的备用点。该区域内的所有定日镜反射至该备用点的光线均能避开危险区域。备用点的计算方法：图1中，l-和l+是区域i的边界线，AE和BF是过镜场边界点A和B的圆切线。P点是AE和BF的交点，即为该区对应的备用目标点。1)选择边界点A、B：镜场分区后，分区的边界直线方程可容易的求出，表示为:y＝kix镜场内边界圆的方程：x2+y2＝Rin2镜场外边界圆的方程：x2+y2＝Rout2Rin表示镜场的内边界，即最内圈定日镜距离塔底中心的距离，Rout表示镜场外边界，即最外圈定日镜距离塔底中心的距离。分区边界直线与边界圆的交点即为边界点，其中东侧边界线l+与外边界圆的交点为B，西侧边界线l-与内边界圆的交点为A。具体计算：设l+：y＝k1x，l-：y＝k2x则有：得到：由于直线与圆有两个交点，根据实际定日镜分区所在象限，选择相应象限的交点即为所需边界点A和B。2)求切线过圆外两点A和B的两条切线表示为AE和BF，E和F分别为A、B两点过圆的切点。求过圆外一点(m，n)的切线方程，设切点为S(x0，y0)。圆方程为x2+y2＝R2。隐函数求导法求其斜率：方程两边对x求导：∴过圆外一点的切线方程为(m，n)在切线上，因此带入上式并与x02+y02＝R2联立求解可求得切点，并得到两条切线方程。由于圆外每个点对应两条切线，为了保证失电后吸热器的安全，不同位置的定日镜选取其中相对偏东的切线。第一、二象限区域的定日镜：第三、四象限区域的定日镜：由所求切点求出对应切线方程：x0·x+y0·y＝R2根据上述方法可求得切线AE和BF两条切线的方程，表示为：AE：xe·x+ye·y＝R2，BF：xf·x+yf·y＝R2。3)求两条切线的交点P求解二元一次方程组即可得到交点P。如图3和图4所示，以某镜场设计四个备用点为例对本专利技术方法进行进一步描述。某镜场分为1～4四个区，每个区对应一个备用目标点，1～4区分别对应P1～P4四个备用目标点。本实施例以1区的备用目标点P1为例，P2～P4的求解方法同P1。吸热塔中心至吸热器外表面的距离d＝8m，光斑最大半径r＝5m，dmin＝100mdmax＝800m，△σ＝0.1°考虑光斑边缘形状误差≤1.4mrad(较理论光斑形状)，风载偏差：12m/s风速下的光斑跟踪误差≤3.6mrad，两个误差正态叠加后得到极值误差3.87mrad。因此Q≈dmax·3.87·0.001＝3.096mR＝d+r+l+Q＝17.496m边界线方程x＝0，y＝0。对应边界点A(100，0)，B(0，800)由于区域属于第一象限，因此带入公式：得到过圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、首先将镜场分区；步骤二、利用每个镜场分区的边界线确定镜场边界点；步骤三、计算危险区域的半径；步骤四、确定过镜场边界点的两条圆切线；步骤五、计算出两条圆切线的交点即得到该区对应的备用目标点。

【技术特征摘要】
1.一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、首先将镜场分区；步骤二、利用每个镜场分区的边界线确定镜场边界点；步骤三、计算危险区域的半径；步骤四、确定过镜场边界点的两条圆切线；步骤五、计算出两条圆切线的交点即得到该区对应的备用目标点。2.根据权利要求1所述的一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，其特征在于：步骤二所述利用每个镜场分区的边界线确定镜场边界点的方法为：(1)计算东侧边界线l+与外边界圆的交点：设东侧边界线为l+，且l+：y＝k1x；建立镜场外边界圆的方程x2+y2＝Rout2，其中Rout表示镜场外边界；求解联立方程得到：则为东侧边界线l+与外边界圆的交点为B；(2)计算西侧边界线l-与内边界圆的交点：设西侧边界线为l-，且l-：y＝k2x，建立镜场内边界圆的方程x2+y2＝Rin2，其中Rin表示镜场的内边界；求解联立方程得到：则为西侧边界线l-与内边界圆的交点为A。3.根据权利要求2所述的一种用于塔式镜场的备用目标点确定方法，其特征在于：按如下公式计算危险区域的半径R：R＝d+r+l+Q，其中：d为吸热塔中心至吸热器外表面的距离，r为单面定日镜反射太阳光斑最大半径，l为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟娟，奚正稳，华文瀚，何杰，蒋超猛，孙登科，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51