【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及塔式太阳能热发电聚光能流密度测量领域，具体涉及一种太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法。
技术介绍
1、太阳能作为一种重要的可再生清洁能源可用于集热和发电，在常见的聚光型集热器中，塔式太阳能热发电站是最有标志性的形式之一。
2、塔式太阳能热发电站的系统主要由定日镜、太阳塔、吸热器、储热器和发电机组等组成。定日镜群跟踪太阳，把接受到的太阳辐射折射到位于塔顶的吸热器上，吸热器中的传热工质受热，将产生的热量进入蒸汽发生器，蒸汽发生器内的液体转化为气体，气体推动汽轮机发电，最终产生电能。定日镜场中大量的定日镜同时向塔顶吸热器跟踪聚光，在吸热器采光口平面或实验靶面上，形成高强度非均匀聚光能流密度，且受不断随时间改变的太阳位置、环境条件和太阳辐射强度等因素的影响，聚光能流密度分布也在不断变化。据研究表明，焦斑处的最高温度可超过1000℃，因此可知高温给能流密度的测量带来了很多困难。能流密度分布实时测量也是评价定日镜场和吸热器性能的重要参数，同时也是优化定日镜场跟踪目标点设置的重要依据，由此可知能流密度的准确测量是聚光集热系统在工程应用中急需要解决的问题。
3、已有的太阳能热发电系统焦斑处能流密度测量的方法可以分为三类：直接测量法、间接测量法和实验支撑的仿真计算法。
4、直接测量法是静态地使用多个组成阵列的热流密度传感器，固定在吸热器的采光面上采集热流密度值，直接测量。但是只能测量少数几个特征点的能流密度，如果密集布满热流传感器成本又太高，不太现实，所以适用范围受到了限制。实验支撑的仿
5、塔顶吸热器采光口平面的聚光能流密度分布的测量对优化整个系统的光热性能、评价定日镜跟踪精度等均有重要意义。所以国内外研究人员提出用月光法测量能量密度分布，但是一般聚光器内并没有内置跟踪月亮轨迹的程序，想要跟踪月亮还需修改程序，这样会造成定日镜场程序的错乱，影响定日镜场白天的运行。因此，需要开发新的聚月光思路和方法。
6、中国科学院电工研究所王楠等人提出一种塔式电站定日镜场聚光能流密度分布测量方法(专利号zl201711414690.5)，在晴朗的圆月夜进行聚月光实验。但跟踪月亮和聚月光的方法是通过月亮的跟踪轨迹进行的，需改变整个大型定日镜场的定日镜程序，复杂且困难，同时必须是圆月，非常限制其实际应用。
技术实现思路
1、为克服现有聚光器内并没有内置跟踪月亮轨迹的程序，无法准确跟踪月亮的缺点，本专利技术提出一种太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其为一种高精度的基于太阳视运动的夜间定日镜场跟踪月亮的方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，包括如下步骤：
4、步骤1、利用太阳轨迹找到与其轨迹相似的月亮轨迹，即找到太阳和月亮的最大高度角差异最小所对应日期和太阳轨迹对应月亮轨迹的延时误差；
5、步骤2、利用步骤1计算得到的太阳和月亮的最大高度角差异最小所对应日期和太阳轨迹对应月亮轨迹的延时误差找到太阳和月亮轨迹的高度角和方位角的差异，该差异可以更加具体的看出日月位置角度的不同；
6、步骤3、利用步骤2计算得到的太阳和月亮轨迹的高度角和方位角的差异、步骤1计算得到的日期和延时误差、目标靶的坐标以及定日镜的旋转中心坐标等，计算出弥补太阳轨迹与月亮轨迹之间误差对应的定日镜跟踪目标点的误差补偿量，即使光斑中心打到目标靶中心的误差补偿量，目标点为目标靶的中心，该补偿量为一组北-东-高的空间坐标值。在聚月光实验当晚，修改定日镜场上位机控制系统的日期和时间，使得太阳的运行轨迹和当晚月亮的运行轨迹接近，将目标点补偿数据通过plc下装到定日镜中，便可以将月光反射到塔上实验时用到的目标靶或吸热器采光面上，用ccd相机拍摄和监测目标靶上的聚月光斑，实现定日镜场可以准确地跟踪月亮。
7、进一步地，所述步骤1中，采用已知的spa算法计算太阳位置，考虑章动、大气折射、地心与地面的坐标转换、视差矫正、月球摄动等对于太阳方位的影响，理论精度在0.0003°以内；
8、采用已知的lunar_az_el算法计算月球位置，根据观察当地的时间、地理纬度、地理经度计算出月亮当前的方位角和高度角。
9、进一步地，所述步骤1包括：确定做月光实验的夜晚，用spa算法计算一年中从早上到下午每隔一分钟或三十秒的太阳位置，包含高度角和方位角；获得三百六十五个最大高度角，与实验当晚月亮高度角对比，取两者高度角差异最小的那天太阳日期作为上位机系统修改的实验日期；对于时间，当天月亮最高点时间，即月亮高度角最大的时刻减去对应的太阳最高点时间，即太阳高度角最大的时刻的时间差定为实验日期上位机系统的延时时间，将计算得到的日期和时间在上位机系统中进行修改。
10、进一步地，所述步骤2包括：利用步骤1计算出来的日期和延时误差算出太阳和月亮的高度角和方位角的差异。
11、进一步地，所述步骤3包括：根据步骤2计算出的太阳和月亮轨迹的高度角和方位角的差异，以及目标靶的坐标和定日镜的旋转中心坐标等，计算出光斑打到目标靶上目标点的坐标补偿数据。
12、相比较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
13、1、本专利技术所述聚月光方法，不改变定日镜场原本的控制追日程序，只修改控制系统的日期和时间，以白天的太阳轨迹完成对夜里月亮的跟踪，实现定日镜场对月光的聚光，此方法不会造成定日镜场控制系统故障，这使得测量方法更独立，更具有通用性和可行性。
14、2、本专利技术考虑的更全面，考虑上半月、下半月，月升和月落时间差异，考虑在一段时间段内进行日月轨迹的精准跟踪，同时多种月相的月光均可利用，并不限于晴朗的圆月夜，也增加了实验天数，使测量方法更可行。
15、3、本专利技术所述的聚月光方法是利用夜间月光进行开展聚光实验，月光是冷光源，聚光时不会产生高温能流，既不影响塔式电站定日镜场和吸热器白天的正常运行，也不需要复杂的冷却结构。
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1.一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，所述步骤1中，采用已知的SPA算法计算太阳位置，考虑章动、大气折射、地心与地面的坐标转换、视差矫正、月球摄动等对于太阳方位的影响，理论精度在0.0003°以内；
3.根据权利要求2所述的一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，所述步骤1包括：确定做月光实验的夜晚，用SPA算法计算一年中从早上到下午每隔一分钟或三十秒的太阳位置，包含高度角和方位角；获得三百六十五个最大高度角，与实验当晚月亮高度角对比，取两者高度角差异最小的那天太阳日期作为上位机系统修改的实验日期；对于时间，当天月亮最高点时间，即月亮高度角最大的时刻减去对应的太阳最高点时间，即太阳高度角最大的时刻的时间差定为实验日期上位机系统的延时时间，将计算得到的日期和时间在定日镜场上位机系统中进行修改。
4.根据权利要求3所述的一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，所
5.根据权利要求4所述的一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，所述步骤3包括：根据步骤2计算出的太阳和月亮轨迹的高度角和方位角的差异，以及目标靶的坐标和定日镜的旋转中心坐标等，计算出光斑打到目标靶上目标点的坐标补偿数据。
...【技术特征摘要】
1.一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，所述步骤1中，采用已知的spa算法计算太阳位置，考虑章动、大气折射、地心与地面的坐标转换、视差矫正、月球摄动等对于太阳方位的影响，理论精度在0.0003°以内；
3.根据权利要求2所述的一种基于太阳轨迹跟踪月亮从而实现定日镜场聚月光的方法，其特征在于，所述步骤1包括：确定做月光实验的夜晚，用spa算法计算一年中从早上到下午每隔一分钟或三十秒的太阳位置，包含高度角和方位角；获得三百六十五个最大高度角，与实验当晚月亮高度角对比，取两者高度角差异最小的那天太阳日期作为上位机...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭明焕，吴颖，王志峰，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
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