一种水工质吸热器效率的测量方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水工质吸热器效率的测量方法和系统，该方法包括步骤：静态平衡测试，记录一定时长内水工质吸热器的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器的定日镜数量为第一定日镜数量，一定时长内直接辐射值的平均值为第一直接辐射值；动态平衡测试，记录一定时长内水工质吸热器的直接辐射值，记投射至水工质吸热器的定日镜数量为第二定日镜数量，一定时长内直接辐射值的平均值为第二直接辐射值；根据第一定日镜数量、第二定日镜数量、第一直接辐射值和第二直接辐射值计算水工质吸热器效率；本发明专利技术可间接测量饱和水蒸汽水工质吸热器效率。

【技术实现步骤摘要】
一种水工质吸热器效率的测量方法和系统
本专利技术涉及太阳能塔式热发电系统，特别涉及一种水工质吸热器效率的测量方法和系统。
技术介绍
太阳能高温热发电技术是太阳能规模利用的一个重要发展方向，对人类解决化石能源危机、空气污染等问题具有深远的意义。太阳能高温热发电有多种技术方向：根据聚焦方式的不同，可分为塔式、槽式、碟式三种方式。其中已经大规模商业化应用的主要有塔式与槽式。与槽式相比，塔式聚光比更高，可达到更高的使用温度，一般发电效率更高，是未来太阳能光热利用的一个优先发展方向。塔式采用的水工质吸热器工质主要有水(水蒸汽)、熔盐、空气等。其中已实现商业化运行的主要有水和熔盐。水工质吸热器根据所生产的蒸汽品质又可分为饱和蒸汽与过热蒸汽两种类型水工质吸热器。其中，饱和水蒸汽水工质吸热器由于使用温度低，可降低制造成本与使用风险，同时由于使用温度低可降低水工质吸热器散热损失，因此，可在一定程度上提高水工质吸热器效率。另一方面，与常用的熔盐水工质吸热器相比，水工质吸热器不用电伴热预热，也不会因为担心熔盐凝固而导致镜场大量弃光，因此，可以在一定程度上降低系统离线厂用电率并提高光资源利用率。一般情况下，正常运行时，水工质吸热器散热损失无法直接测量，导致目前缺乏有效的水工质吸热器效率测量手段。目前尚未有公开的饱和水蒸汽水工质吸热器效率测量方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种水工质吸热器效率的测量方法，用于测量饱和水蒸汽水工质吸热器效率，包括如下步骤：静态平衡测试，控制若干个定日镜投射至水工质吸热器，待汽包的压力和液位稳定后，记录一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器的定日镜数量为第一定日镜数量N1，所述一定时长内所述水工质吸热器的辐射值的平均值为第一直接辐射值DNI1；动态平衡测试，控制若干个定日镜投射至水工质吸热器，待汽包的压力和液位稳定后，记录所述一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器的定日镜数量为第二定日镜数量N2，所述一定时长内所述水工质吸热器的辐射值的平均值为第二直接辐射值DNI2；根据所述第一定日镜数量N1、第二定日镜数量N2、第一直接辐射值DNI1和第二直接辐射值DNI2计算所述水工质吸热器效率。较佳地，所述一定时长的持续时间大于20min。较佳地，所述第一直接辐射值和第二直接辐射值均需大于700KW/m2。较佳地，静态平衡测试期间的平均风速与动态平衡测试期间的平均风速的偏差小于1m/s。较佳地，若所述静态平衡测试和动态平衡测试的测试时间段取当地时间正午12:00前后1小时以内的时间，则所述水工质吸热器效率ηre的计算公式为：ηre＝α×(DNI2×N2-DNI1×N1)/(DNI2×N2)，其中，α为水工质吸热器的吸收率。较佳地，若所述静态平衡测试和动态平衡测试的测试时间段取当地时间正午12:00前后3小时以内，但不包括正午12:00前后1小时以内的时间，则所述水工质吸热器效率ηre的计算公式如下：ηre＝α×(DNI2×N2×η2-DNI1×N1×η1)/(DNI2×N2×η2)，其中，α为水工质吸热器的吸收率，η1＝ηt1*ηcos1*ηs1*ηb1，η2＝ηt2*ηcos2*ηs2*ηb2，η1、ηt1、ηcos1、ηs1、ηb1依次为静态平衡测试期间，已投射定日镜的光学效率、大气透射率、余弦效率、阴影效率和遮挡效率；η2、ηt2、ηcos2、ηs2、ηb2依次为动态平衡测试期间，已投射定日镜的光学效率、大气透射率、余弦效率、阴影效率和遮挡效率。较佳地，所述α取值为0.95。本专利技术还提供了一种水工质吸热器效率的测量系统，包括：水工质吸热器、汽包、定日镜镜场和直接辐射仪，其中，所述定日镜镜场的若干定日镜投射至所述水工质吸热器，使得所述水工质吸热器能够产出持续稳定的饱和蒸汽；所述汽包与所述水工质吸热器连通，以建立稳定的循环来生产稳定的饱和蒸汽；所述直接辐射仪用于测量所述水工质吸热器的直接辐射值。较佳地，还包括：汽包液位测量装置，用于测量所述汽包的液位。较佳地，还包括：风速测量装置，用于测量静态平衡测试期间的平均风速与动态平衡测试期间的平均风速。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术实施例基于水工质吸热器的直接辐射值，间接测量饱和水蒸汽水工质吸热器效率。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，如果本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1为本专利技术实施例塔式太阳能热发电系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例水工质吸热器效率的测量系统结构示意图；图3为本专利技术实施例水工质吸热器效率的测量方法流程示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术提供的一种水工质吸热器效率的测量方法和系统进行详细的描述，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本专利技术精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。请参考图1，为塔式太阳能热发电系统的结构简图，塔式太阳能热电站通过驱动大量定日镜跟踪太阳光，使太阳光在位于吸热塔顶端的水工质吸热器表面聚集，对吸热工质进行加热，使光能转换为热能，进而将热能转化为电能，实现太阳能热发电。请参考图2，水工质吸热器效率的测量系统包括给水泵1、水工质吸热器2、定日镜镜场、直接辐射仪(图中未示出)、汽包3、出汽阀4、汽包液位测量装置(图中未示出)和风速测量装置(图中未示出)，其中，给水泵1给水工质吸热器2提供持续稳定的给水，水工质吸热器2接收定日镜投射的镜场能量并生产稳定的饱和水蒸汽，汽包3与水工质吸热器2连通，一起建立稳定的循环来生产稳定的饱和蒸汽，同时，汽包3可用用来监测蒸汽压力，出汽阀4可以控制饱和蒸汽的产量，若关闭出汽阀4，则饱和蒸汽产量为零；在测试过程中，通过直接辐射仪测量水工质吸热器2的直接辐射值，通过汽包液位测量装置测量汽包3的液位，通过风速测量装置测量静态平衡测试期间的平均风速与动态平衡测试期间的平均风速。请参考图3，基于图2所示的水工质吸热器效率的测量系统，水工质吸热器效率的测量方法包括如下步骤：S1：静态平衡测试，控制若干个定日镜5投射至水工质吸热器2，待汽包3的压力和液位稳定后，记录一定时长内所述水工质吸热器2的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器2的定日镜5数量为第一定日镜数量N1，所述一定时长内所述水工质吸热器2的辐射值的平均值为第一直接辐射值DNI1；静态平衡测试期间，关闭出汽阀4，关停给水泵1，待汽包3的压力和液位基本不变后，开始进行数据记录。S2：动态平衡测试，控制若干个定日镜5投射至水工质吸热器2，待汽包3的压力和液位稳定后，记录所述一定时长内所述水工质吸热器2的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器2的定日镜5数量为第二定日镜数量N2，所述一定时长内所述水工质吸热器2的辐射值的平均值为第二直接辐射值DNI2；动态平衡测试期间，打开给水泵1和出汽阀4，使得水工质吸热器2能够产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水工质吸热器效率的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：静态平衡测试，控制若干个定日镜投射至水工质吸热器，待汽包的压力和液位稳定后，记录一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器的定日镜数量为第一定日镜数量N1，所述一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值的平均值为第一直接辐射值DNI1；动态平衡测试，控制若干个定日镜投射至水工质吸热器，待汽包的压力和液位稳定后，记录所述一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器的定日镜数量为第二定日镜数量N2，所述一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值的平均值为第二直接辐射值DNI2；根据所述第一定日镜数量N1、第二定日镜数量N2、第一直接辐射值DNI1和第二直接辐射值DNI2计算所述水工质吸热器效率。

【技术特征摘要】
1.一种水工质吸热器效率的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：静态平衡测试，控制若干个定日镜投射至水工质吸热器，待汽包的压力和液位稳定后，记录一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器的定日镜数量为第一定日镜数量N1，所述一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值的平均值为第一直接辐射值DNI1；动态平衡测试，控制若干个定日镜投射至水工质吸热器，待汽包的压力和液位稳定后，记录所述一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值，记投射至所述水工质吸热器的定日镜数量为第二定日镜数量N2，所述一定时长内所述水工质吸热器的直接辐射值的平均值为第二直接辐射值DNI2；根据所述第一定日镜数量N1、第二定日镜数量N2、第一直接辐射值DNI1和第二直接辐射值DNI2计算所述水工质吸热器效率。2.根据权利要求1所述的水工质吸热器效率的测量方法，其特征在于，所述一定时长的持续时间大于20min。3.根据权利要求1所述的水工质吸热器效率的测量方法，其特征在于，所述第一直接辐射值和第二直接辐射值均需大于700KW/m2。4.根据权利要求1所述的水工质吸热器效率的测量方法，其特征在于，静态平衡测试期间的平均风速与动态平衡测试期间的平均风速的偏差小于1m/s。5.根据权利要求1所述的水工质吸热器效率的测量方法，其特征在于，若所述静态平衡测试和动态平衡测试的测试时间段取当地时间正午12:00前后1小时以内的时间，则所述水工质吸热器效率ηre的计算公式为：ηre＝α×(DNI2×N2-DNI1×N1)/(DNI2×N2)，其中，α为水工质吸热器的吸收率。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：易富兴，李晓波，韩梦天，刘志娟，杨都堂，周慧，
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