一种测量与优化定日镜效率的系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种测量与优化定日镜效率的系统和方法，属于塔式太阳能热发电领域。该方法包括：生成定日镜镜场中定日镜效率检测队列；测量待检测定日镜的反射率、太阳直接辐射能量和大气消光系数；设定待检测定日镜瞄准点为目标光靶，驱动待检测定日镜旋转到设定位置；采集待检测定日镜投射到目标光靶上的光斑图像和不同曝光值下的镜面图像；计算该光斑长度和宽度和该光斑质量中心与光靶几何中心的跟踪精度，并得到镜面聚光强弱分布，计算待检测定日镜的聚光效率；计算出待检测定日镜的效率；对定日镜效率检测队列重新优化排序，持续对镜场中的定日镜进行效率测量和优化。本发明专利技术技术方案操作简单，效果和精度较高。效果和精度较高。效果和精度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种测量与优化定日镜效率的系统与方法


[0001]本专利技术涉及塔式太阳能热发电领域，特别涉及一种测量与优化定日镜效率的系统与方法。

技术介绍

[0002]在经济不断发展的同时，能源日趋短缺，传统的不可再生能源日益枯竭，经济发展越来越受制于能源的开发利用，可再生能源的利用受到普遍关注，特别是太阳能利用更受世人的重视。
[0003]太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为(1)塔式太阳能热发电；(2)槽式太阳能热发电；(3)碟式太阳能热发电。
[0004]在太阳能热发电领域，塔式太阳能热发电因具有高光热转换效率，高聚焦温度，控制系统安装调试简单，散热损失少等优势，将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。
[0005]在塔式太阳能热发电领域，定日镜为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。如图1所示，定日镜将太阳光反射到吸热塔塔顶的吸热器上，对吸热工质进行加热，从而将光能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。
[0006]在塔式太阳能热发电领域，定日镜作为系统的集热器，其效率的高低直接决定着系统发电效率的高低，影响定日镜效率的因素主要包括：定日镜投入率、定日镜镜面反射率、定日镜跟踪精度、定日镜聚光效率、吸热器截断效率等。目前这些因素均只有单独的测量及优化方法，应用过程中同时检测、优化时互相干扰，分项检测、优化时效率低下，且计算效率时多采用单项或几项使用测量值，其余项使用理论值或经验值的方式，测量结果并不理想。

技术实现思路

[0007]为了解决以上问题，本专利技术提供一种优化定日镜效率的系统与方法，以解决目前定日镜效率优化过程中，各优化措施相互干扰、重复工作、效率较低的问题，并解决目前定日镜效率测量结果不够精确的问题。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供一种测量与优化定日镜效率的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
[0009]步骤1、根据初始条件按照权重生成定日镜镜场中定日镜效率检测队列，权重越高，优先级越高；
[0010]步骤2、依次测量待检测定日镜的反射率、太阳直接辐射能量和大气消光系数；
[0011]步骤3、设定待检测定日镜瞄准点为目标光靶，驱动待检测定日镜旋转到设定位置；
[0012]步骤4、采集待检测定日镜投射到目标光靶上的光斑图像，并采集待检测定日镜不同曝光值下的镜面图像；
[0013]步骤5、根据光斑图像数据计算待检测定日镜的该光斑长度和宽度和该光斑质量
中心与光靶几何中心的跟踪精度，并根据镜面图像数据得到待检测定日镜镜面聚光强弱分布，计算待检测定日镜的聚光效率；
[0014]步骤6、根据所采集的大气消光系数、待检测定日镜反射率、待检测定日镜聚光效率、待检测定日镜光斑长度和宽度、待检测定日镜跟踪精度，计算出待检测定日镜的效率；
[0015]步骤7、对定日镜效率检测队列重新优化排序，重复执行步骤1～步骤6，持续对镜场中的定日镜进行效率测量和优化。
[0016]进一步的，步骤1中，所述权重取决于与吸热物体距离，距离越近权重越高。
[0017]进一步的，骤2具体包括：
[0018]步骤21：测量待检测定日镜反射率，如大于反射率设定值，进行下一步；如小于等于反射率设定值，直接测量下一台定日镜反射率，并将该待检测定日镜加入定日镜清洗队列，清洗完成后加入定日镜效率检测队列排序；
[0019]步骤22：测量镜场中太阳直接辐射能量，如大于太阳直接辐射能量设定值，进行下一步；如果小于等于太阳直接辐射能量设定值，直接测量下一台定日镜反射率；
[0020]步骤23：测量镜场中大气消光系数，如果小于大气消光系数设定值，进行下一步；如果大于等于大气消光系数设定值，直接测量下一台定日镜反射率。
[0021]进一步的，步骤5还包括：
[0022]如果跟踪精度小于跟踪精度设定值，不做处理；如跟踪精度大于等于跟踪精度设定值，对当前跟踪瞄准点进行优化并计算跟踪误差校正参数；
[0023]如果聚光效率大于聚光效率设定值，不做处理；如聚光效率小于等于聚光效率设定值，将待检测定日镜从效率检测队列移除，加入定日镜面型补偿队列中，待定日镜面型补偿机构对定日镜面型进行调整后重新加入效率检测队列排序。
[0024]进一步的，在步骤6中，待检测定日镜的效率为f
mirror
＝f
reflectance
*f
attenuation loss
*f
concentrating
*f
truc
*f
cos
*f
s
*f
b
，其中，f
reflectance
为待检测定日镜镜面反射率、f
attenuation loss
为待检测定日镜反射光线的大气衰减、f
concentrating
为待检测定日镜聚光效率、f
truc
为待检测定日镜截断效率、f
cos
为待检测定日镜余弦效率、f
s
为待检测定日镜阴影效率、f
b
为待检测定日镜遮挡效率。
[0025]根据本专利技术的第二方面，提供一种测量与优化定日镜效率的系统，所述系统的应用场景中设置有吸热塔，其特征在于，所述系统基于根据权利要求1至5中任一项所述的方法进行操作，所述系统包括：
[0026]定日镜镜场，所述定日镜用于反射太阳辐射能到吸热器表面；
[0027]吸热器，用于吸收定日镜反射的太阳辐射能；
[0028]光靶，用于接收定日镜反射光线；
[0029]定日镜控制模块，用于在定日镜镜场中确定待检测定日镜，并控制所述待检测定日镜旋转至预设角度；
[0030]第一图像采集模块，布置在定日镜镜场中，用于根据当前的辐照度设定一个图像背景灰度阈值，采集所述待检测定日镜反射到光靶上的光斑图像，并将所述光斑图像发送给数据采集及处理模块处理；
[0031]第二图像采集模块，布置在光靶中心，用于采集所述待检测定日镜在不同曝光值下的镜面图像，并将所述镜面图像发送给数据采集及处理模块处理；
[0032]反射率测量仪，设置于所述待检测定日镜上，用于采集所述待检测定日镜的反射率；
[0033]直接辐射测量仪，设置在所述定日镜镜场中，用于测量所述定日镜镜场中太阳直接辐射能量；
[0034]能见度测量仪，设置在所述定日镜镜场中，用于测量所述定日镜镜场中大气消光系数；
[0035]数据采集及处理模块，分别与所述定日镜控制模块、第一图像采集模块、第二图像采集模块、反射率测试仪、DNI测量仪、能见度测量仪连接并获取数据，根据所获取数据对定日镜效率进行计算，并根据定日镜效率对定日镜优化排序。
[0036]进一步的，所述光靶上设有多个特征标记点，根据特征标记点能够确定从光靶上采集到的光斑图像的尺寸和坐标。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量与优化定日镜效率的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1、根据初始条件按照权重生成定日镜镜场中定日镜效率检测队列，权重越高，优先级越高；步骤2、依次测量待检测定日镜的反射率、太阳直接辐射能量和大气消光系数；步骤3、设定待检测定日镜瞄准点为目标光靶，驱动待检测定日镜旋转到设定位置；步骤4、采集待检测定日镜投射到目标光靶上的光斑图像，并采集待检测定日镜不同曝光值下的镜面图像；步骤5、根据光斑图像数据计算待检测定日镜的该光斑长度和宽度和该光斑质量中心与光靶几何中心的跟踪精度，并根据镜面图像数据得到待检测定日镜镜面聚光强弱分布，得到待检测定日镜的聚光效率；步骤6、根据所采集的大气消光系数、待检测定日镜反射率、待检测定日镜聚光效率、待检测定日镜光斑长度和宽度、待检测定日镜跟踪精度，得到待检测定日镜的效率；步骤7、对定日镜效率检测队列重新优化排序，重复执行步骤1～步骤6，持续对镜场中的定日镜进行效率测量和优化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述权重取决于与吸热物体距离，距离越近权重越高。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2具体包括：步骤21：测量待检测定日镜反射率，如大于反射率设定值，进行下一步；如小于等于反射率设定值，直接测量下一台定日镜反射率，并将该待检测定日镜加入定日镜清洗队列，清洗完成后加入定日镜效率检测队列排序；步骤22：测量镜场中太阳直接辐射能量，如大于太阳直接辐射能量设定值，进行下一步；如果小于等于太阳直接辐射能量设定值，直接测量下一台定日镜反射率；步骤23：测量镜场中大气消光系数，如果小于大气消光系数设定值，进行下一步；如果大于等于大气消光系数设定值，直接测量下一台定日镜反射率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5还包括：如果跟踪精度小于跟踪精度设定值，不做处理；如跟踪精度大于等于跟踪精度设定值，对当前跟踪瞄准点进行优化并计算跟踪误差校正参数；如果聚光效率大于聚光效率设定值，不做处理；如聚光效率小于等于聚光效率设定值，将待检测定日镜从效率检测队列移除，加入定日镜面型补偿队列中，待定日镜面型补偿机构对定日镜面型进行调整后重新加入效率检测队列排序。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤6中，待检测定日镜的效率为f
mirror
＝f
reflectance
*f
attenuation loss
*f
concentrating
*f
truc
*f
cos

【专利技术属性】
技术研发人员：高明，姚立波，刘晓东，菅广志，陈永平，吕东泽，黄磊，
申请(专利权)人：北京能脉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：