一种定日镜反射率检测方法技术

本发明专利技术公开了一种定日镜反射率检测方法。根据三块定日镜标准板的已知反射率、镜面反射光强度以及太阳光强度拟合计算，获得定日镜标准板各自的参数；调节日晷指针光影、移动检测装置的位置和辐射表朝向角度；测量太阳辐照度；在三个时刻电机间隔旋转带动三块定日镜标准板分别测量定日镜标准板U的镜面反射光强度和待测定日镜的镜面反射光强度；计算镜面反射光强度差值获得积尘等级；待测定日镜实时探测的镜面反射光强度代入参考定日镜关系获得反射率。本发明专利技术能够对现场工作的定日镜镜面积尘程度进行检测，根据与标准镜的比较，检测出不同定日镜镜面的反射率，进而能表征不同积尘程度，提高了光热电站的发电效率，节约了光热电站的运维成本。站的运维成本。站的运维成本。

【技术实现步骤摘要】
一种定日镜反射率检测方法


[0001]本专利技术涉及太阳能光热发电领域的一种定日镜检测方法，特别涉及了一种塔式太阳能用定日镜镜面积尘度检测方法。

技术介绍

[0002]太阳能以其清洁低碳、可再生的特点得到了越来越多的开发利用，其中太阳能发电主要包括太阳能光伏发电系统和太阳能光热发电系统。太阳能热发电系统以塔式太阳能发电系统为代表，主要有定日镜场、吸热塔、电力转换系统三个部分组成。定日镜场聚光能力和发电机转换效率是影响塔式光热电站集热效率的关键。
[0003]暴露环境下，灰尘在每一块定日镜镜面的积累程度不一样。目前，大多数光热电站主要采用定期清洁定日镜镜面积尘来提高定日镜场聚光能力。定期清洁主要存在两个问题：一是不能确定各个镜面的积尘程度，对积尘程度较低的镜面进行清洁导致时间和资源的浪费；二是缺少一种对当前积尘程度进行检测的装置来用于光热电站制定清洁的方法。
[0004]中国专利技术专利授权公告号CN103512903B，授权公告日2015年09月30日，专利名称《一种自动测量定日镜表面清洁度的方法及系统》，该专利技术专利公开了一种定日镜镜面清洁度的测量方法。该方法在晴朗白天，利用两块不同的定日镜反射太阳光斑至靶面，用CCD相机拍摄靶面光斑图像，移去定日镜拍摄靶面背景图像，根据拍摄图像的信息判断定日镜镜面的清洁程度。
[0005]问题1:利用相机直接对标靶面光斑进行拍摄，这种检测方式不能避免环境光线的影响，导致相机拍摄的光斑图像信息不稳定。
[0006]问题2：相机在现场进行拍摄时，相机距离镜面的垂直距离不能保证一致，这会导致相机拍摄镜面光斑的信息不能准确表现镜面的积尘程度。
[0007]中国专利技术专利授权公告号CN108712150B，授权公告日2019年09月20日，专利名称《塔式太阳能用定日镜镜面发射率和洁净程度检测方法》，该专利技术专利公开了一种塔式太阳能定日镜镜面洁净程度的检测方法。该方法在晴朗夜晚，用温度传感器记录环境温度，用红外热像仪对铺设不同程度灰尘的镜面进行采集辐射温度，根据红外热像仪拍摄的红外图像，根据计算红外图像的辐射温度来判断定日镜镜面积尘程度。该检测方案选用另外一种测量装置但依然面临上述问题1和问题2。并且该方法容易受到环境温度的影响，天空积云对检测结果也有影响。

技术实现思路

[0008]为了获得光热电站根据镜面积尘程度来合理规划定日镜镜面清洗，本专利技术提供了一种检测定日镜镜面积尘度的方法和装置，能有效避免外界环境光强的影响。
[0009]如图6所示，本专利技术所用的技术方案如下：
[0010]第一步：辐射表标定并计算辐射表参数值
[0011]第一辐射表用来测量当时的太阳光强度E0，第二辐射表、第三辐射表分别用来测
量镜面反射光强度E1、E2。第二辐射表接收第一测量位置24上的镜面反射光强度(即反射光辐照度)，第三辐射表接收第二测量位置25上的镜面反射光强度(即反射光辐照度)。
[0012]对于第二辐射表和第三辐射表其中的每个辐射表均采用以下方式标定处理：
[0013]1.1)通过第一辐射表采集获得太阳光强度E0；
[0014]1.2)单独将一块定日镜标准板放置在第一测量位置/第二测量位置，太阳光经过准孔筒和弧形滑板上的通孔槽后照射到转盘的第一测量位置/第二测量位置上的定日镜标准板，经定日镜标准板反射到第二辐射表/第三辐射表探测获得镜面反射光强度E；
[0015]1.3)按照步骤1.2)分别将三块不同积尘等级的、已知反射率的定日镜标准板U、V、W依次放置在第一测量位置/第二测量位置检测获得三块定日镜标准板U、V、W各自的镜面反射光强度E；
[0016]1.4)按照以下公式根据三块定日镜标准板U、V、W的已知反射率、经第二辐射表/第三辐射表对三块定日镜标准板U、V、W探测的镜面反射光强度E以及太阳光强度E0进行拟合计算，获得每个定日镜标准板各自的参数k和b：
[0017][0018]其中，F表示定日镜标准板的反射率，k表示一次项参数，b表示常数参数；
[0019]1.5)按步骤1.1)—1.4)从而获得第二辐射表/第三辐射表的镜面反射光强度和反射率的关系，完成了标定；
[0020]最终根据辐射表测量公式得到各个辐射表的参数值。
[0021]第二步：现场具体实施测量方法及过程：
[0022]2.1)将检测装置整体放置在水平放置的待测定日镜表面，待测定日镜紧贴转盘的底面，且将三块定日镜标准板U、V、W同时放置在转盘的三个相互间隔的检测孔处，如图示4，相邻两个间隔的圆心角度为120
°
；待测定日镜面积大于转盘表面的面积且覆盖转盘各个测量孔。
[0023]2.2)根据日晷刻度盘上的日晷指针光影的位置，得到当前太阳的高度角α和方位角β；
[0024]2.3)调节移动检测装置的水平位置，使日晷指针的光影与日晷刻度板的刻度中线重合，这样使得第一辐射表、两侧弧形滑板上的准孔筒和太阳光线在同一水平垂面上；然后根据日晷光影的位置，调节两侧弧形滑板上的准孔筒的朝向，使得准孔筒的角度γ＝α，即准孔筒的轴向和太阳光的方向平行；
[0025]调节第二辐射表和第三辐射表的朝向角度δ，使得δ＝180
‑
α，即使得太阳光经过准孔筒和弧形滑板上的通孔槽后照射到转盘上的测量孔处有定日镜标准板或者待测定日镜，经定日镜标准板或者待测定日镜正好反射到第二辐射表或者第三辐射表中被探测；
[0026]2.4)通过第一辐射表测量太阳辐照度E01；
[0027]2.5)在t1时刻，通过电机旋转转盘，带动第一块定日镜标准板U位于第一测量位置处，通过第二辐射表测量第一测量位置处的定日镜标准板U的镜面反射光强度EA1，通过第三辐射表测量第二测量位置处的待测定日镜的镜面反射光强度EB1；
[0028]2.6)在t2时刻，通过电机旋转转盘120
°
，带动第二块定日镜标准板V位于第一测量位置处，通过第二辐射表测量第一测量位置处的定日镜标准板V的镜面反射光强度EA2，通
过第三辐射表测量第二测量位置处的待测定日镜的镜面反射光强度EB2；
[0029]2.7)在t3时刻，通过电机旋转转盘120
°
，带动第三块定日镜标准板W位于第一测量位置处，通过第二辐射表测量第一测量位置处的定日镜标准板W的镜面反射光强度EA3，通过第三辐射表测量第二测量位置处的待测定日镜的镜面反射光强度EB3；
[0030]2.8)根据步骤2.1)～2.7)的三次测量结果按照以下公式计算各自的镜面反射光强度差值
[0031]ΔEi＝|EBi
‑
EAi|
[0032]其中，ΔEi表示ti时刻测量的镜面反射光强度差值，i表示测量时刻的序数，i＝1、2、3；
[0033]取三次测量的镜面反射光强度差值中的最小值，以最小值对应的定日镜标准板作为参考定日镜，以参考定日镜的积尘等级作为待测定日镜的积尘等级；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定日镜反射率检测方法，其特征在于：第一步：辐射表标定并计算辐射表参数值对于第二辐射表(16)和第三辐射表(13)其中的每个辐射表均采用以下方式标定处理：1.1)通过第一辐射表(3)采集获得太阳光强度E0；1.2)单独将一块定日镜标准板放置在第一测量位置(24)/第二测量位置(25)，太阳光经过准孔筒(4)和弧形滑板(6)上的通孔槽后照射到转盘(15)的第一测量位置(24)/第二测量位置(25)上的定日镜标准板，经定日镜标准板反射到第二辐射表(16)/第三辐射表(13)探测获得镜面反射光强度E；1.3)按照步骤1.2)分别将三块不同积尘等级的、已知反射率的定日镜标准板U、V、W依次放置在第一测量位置(24)/第二测量位置(25)检测获得三块定日镜标准板U、V、W各自的镜面反射光强度E；1.4)按照以下公式根据三块定日镜标准板U、V、W的已知反射率、经第二辐射表(16)/第三辐射表(13)对三块定日镜标准板U、V、W探测的镜面反射光强度E以及太阳光强度E0进行拟合计算，获得每个定日镜标准板各自的参数k和b：其中，F表示定日镜标准板的反射率，k表示一次项参数，b表示常数参数；1.5)按步骤1.1)—1.4)从而获得第二辐射表(16)/第三辐射表(13)的镜面反射光强度和反射率的关系，完成了标定；第二步：现场具体实施测量方法及过程：2.1)将检测装置整体放置在水平放置的待测定日镜表面，且将三块定日镜标准板U、V、W同时放置在转盘(15)的三个相互间隔的检测孔(14)处；2.2)根据日晷刻度盘(2)上的日晷指针(1)光影的位置，得到当前太阳的高度角α；2.3)调节移动检测装置的位置，使日晷指针(1)的光影与日晷刻度板(2)的刻度中线重合，然后根据日晷光影的位置，调节两侧弧形滑板(6)上的准孔筒(4)的朝向，使得准孔筒(4)的角度γ＝α，即准孔筒(4)的轴向和太阳光的方向平行；调节第二辐射表(16)和第三辐射表(13)的朝向角度δ，使得δ＝180
‑
α，即使得太阳光经过准孔筒(4)和弧形滑板(6)上的通孔槽后照射到转盘(15)上的测量孔(14)处有定日镜标准板或者待测定日镜，经定日镜标准板或者待测定日镜正好反射到第二辐射表(16)或者第三辐射表(13)中被探测；2.4)通过第一辐射表(3)测量太阳辐照度E01；2.5)在t1时刻，通过电机(18)旋转转盘(15)，带动第一块定日镜标准板U位于第一测量位置(24)处，通过第二辐射表(16)测量第一测量位置(24)处的定日镜标准板U的镜面反射光强度EA1，通过第三辐射表(13)测量第二测量位置(25)处的待测定日镜的镜面反射光强度EB1；2.6)在t2时刻，通过电机(18)旋转转盘(15)120
°
，带动第二块定日镜标准板V位于第一测量位置(24)处，通过第二辐射表(16)测量第一测量位置(24)处的定日镜标准板V的镜面反射光强度EA2，通过第三辐射表(13)测量第二测量位置(25)处的待测定日镜的镜面反射光强度EB2；
2.7)在t3时刻，通过电机(18)旋转转盘(15)120
°
，带动第三块定日镜标准板W位于第一测量位置(24)处，通过第二辐射表(16)测量第一测量位置(24)处的定日镜标准板W的镜面反射光强度EA3，通过第三辐射表(13)测量第二测量位置(25)处的待测定日镜的镜面反射光强度EB3；2.8)根据步骤2.1)～2.7)的三次测量结果按照以下公式计算各自的镜面反射光强度差值ΔEi＝|EBi
‑
EAi|其中，ΔEi表示ti时刻测量的镜面反射光强度差值，i表示测...

【专利技术属性】
技术研发人员：马昊伟，陈乐，韩雷涛，刘爽，沈斌，郭经天，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：