用于操作太阳能塔系统的方法和系统技术方案

实施例涉及响应于所检测和/或预测的日射条件变化而控制和操作太阳能系统的方法和系统。通过将成像设备的成像孔放置为接收机的外表面的一部分，可以快速地确定每个定日镜的定向。一种控制太阳能系统的方法可以包括（i）使用至少一个相机，从通过接近于、邻近于或至少部分地在第一接收机的捕捉区域内定位的成像孔的光对场进行成像，以获取指示落在场上的日射水平的分布的变化的至少一个图像，（ii）响应于所述至少一个图像，使用图像处理器计算定日镜场内的定日镜的特性，以及（iii）响应于所述特性，改变所述场中的一个或多个定日镜的瞄准方向。

【技术实现步骤摘要】
用于操作太阳能塔系统的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2012年3月14日提交的美国临时申请号61/610,845的权益，其被整体地通过引用结合到本文中。
本公开一般地涉及太阳能系统，并且更特别地涉及用于操作和控制基于塔的太阳能系统的方法和系统。
技术实现思路
某些实施例涉及促进太阳辐射到热能和电能的转换的方法。在某些实施例中，控制太阳能系统的方法包括将来自定日镜场中的多个定日镜中的每一个的日射反射到被配置成接收反射通量的接收机。在太阳能系统的操作期间，可以控制每个定日镜以横过成像设备阵列，所述成像设备的成像孔位于接收机的捕捉区域内。本公开的实施例涉及用于响应于所检测和/或预测的日射条件的变化而操作太阳蒸汽系统的技术和设备。本文公开的技术可以应用于由于任何因素或因素的组合而引起的日射减少的检测或预测。可能引起永久性或临时的日射减少的因素包括但不限于云覆盖、增加的灰尘存在、功能失常的定日镜和日食。通过在接收机的捕捉区域内放置成像设备或更具体地成像设备的成像孔（即作为接收机的外部表面的一部分），可以快速地确定每个定日镜的定向。确定每个定日镜的定向能够保证快速地调整和/或重新定向定日镜。快速地调整定日镜允许接收机在更大部分时间内具有较高浓度的日射。在某些实施例中，接收机被配置成接收从位于定日镜场内的定日镜反射的日射。可以将成像设备定位成使得图像设备的成像孔位于接收机的捕捉区域内。例如，成像设备可以是针孔相机或相机暗盒。可以将成像孔光学连接至相机。可以将成像设备配置成获取包含多个像素的图像。每个像素的亮度可以取决于从定日镜反射到接收机的光的量。由于成像设备位于高日射通量区内，因此可以设计成像设备以便耐受与高能通量相关联的高温。成像设备可以包括被配置成冷却相机的冷却系统。此类成像设备的使用可以帮助快速地确定定日镜场中的任何定日镜是否不在将光反射到接收机上或者定日镜是否不在将预期量的日光反射到接收机上。这可以由图像的特定部分的亮度确定，其中图像中的定日镜场内的定日镜的至少子集是图像的至少一部分。该方法还可以包括发送信号以基于所获取图像来改变一个或多个定日镜的瞄准点。通过获取指示变化的日射水平在定日镜场内的定日镜的至少子集上的分布的变化的至少一个图像，可以计算哪些定日镜被遮蔽和哪些无遮蔽。日射水平的分布的变化可以导致跨接收机的瞄准点的通量分布的变化。日射水平的变化可以是灰尘、定日镜毁坏、被结构遮蔽、被云遮蔽和被植物群或动物群遮蔽的结果。由于被遮蔽定日镜的检测，可以改变无遮蔽定日镜中的一个或多个的瞄准方向以便补偿接收机上的通量分布的变化。本公开的实施例涉及确定入射在接收机的外部表面上的太阳能通量的量的方法。在太阳能系统的操作期间，可以控制每个定日镜以跟踪太阳的表观移动以将日射反射到接收机的外表面。其成像孔在接收机的捕捉区域内的成像设备阵列被配置成捕捉入射在接收机的外表面上的光的图像。基于所获取的图像或图像组，可以计算接收机上的总能量通量水平。基于所计算总能量通量，可以指引多个定日镜中的每一个以将日射反射到接收机的外表面上的瞄准点上。该瞄准点可以与在总通量的确定之前的那些相同或者可以不同。在某些实施例中，控制太阳能系统的方法包括获取定日镜场内的定日镜子集上的阴影的至少一个图像。用来获取至少一个图像的至少一个成像设备可以具有位于接收机的捕捉区域内的成像孔。基于所获取图像，可以修改或改变太阳能系统的工作参数。工作参数可以包括但不限于改变外部能量转换设备的温度、改变涡轮机工作参数以及改变一个或多个定日镜的瞄准方向。某些实施例涉及控制太阳能系统的方法。该系统可以包括基于塔的接收机和被控制以朝着接收机的捕捉区域指引日射的定日镜场，定日镜的子集被控制将日射指引到捕捉区域内的各瞄准点处。该方法可以包括（i）使用至少一个相机，从通过接近于、邻近于或至少部分地在接收机的捕捉区域内定位的成像孔的光对场进行成像，以获取指示落在场上的日射水平的分布的变化的至少一个图像，（ii）响应于所述至少一个图像，使用图像处理器计算定日镜场内的定日镜的特性，（iii）响应于所述特性，改变所述场中的一个或多个定日镜的瞄准方向。计算步骤可以包括识别被遮蔽定日镜和无遮蔽定日镜。计算步骤可以包括确定所述至少一个图像中的落在每个定日镜上的日射水平的变化的量值。在某些实施例中，所述计算可以有效地确定由于灰尘、定日镜毁坏、被结构遮蔽、被云遮蔽和被植物群或动物群遮蔽而引起的落在定日镜上的日射水平的变化。改变定日镜的瞄准方法可以导致跨第一接收机的捕捉区域的通量分布的变化。改变定日镜的瞄准方向可以包括响应于定日镜的所述特性来计算通量分布的变化的特性。计算定日镜的特性可以包括计算定日镜场内的被遮蔽定日镜的特性。成像孔可以至少部分地位于接收机的捕捉区域内。替换地，成像孔在第一接收机的捕捉区域内。可以使用连接到所述至少一个相机以向热传递流体传递热量的热交换器来冷却相机。相机可以具有热交换器和被配置成跨热交换器的热传递表面移动热传递流体的泵或风扇，热交换器被配置成从而冷却相机。在某些实施例中，可以通过跨从相机传导热量的热传递表面传送热传递流体而主动冷却相机。可以使用热电冷却系统将相机主动冷却。定日镜的瞄准方向的改变可以包括计算保持至少一个定日镜的各瞄准方向的结果和特性。通过所述改变而改变的瞄准方向可以阻断所述捕捉区域，或者替换地其可以阻断第二接收机的捕捉区域。在另一实施例中，所述改变包括从相应的多个瞄准点瞄准一个或多个定日镜中的至少一个，因此其不再阻断接收机的捕捉区域。响应于所计算特性，可以计算接收机的外表面上的总能量通量。基于所计算总能量通量，可以指引定日镜以至少部分地基于所计算总能量通量将太阳辐射反射到第一接收机的外表面上的瞄准点上。在太阳能系统的操作中，可以连续地计算总能量通量。某些实施例涉及控制太阳能系统的方法。该方法可以包括在某些时间将日光从多个定日镜中的每一个反射到安装在塔上的能量转换靶，并且在其他时间控制每个定日镜，使得由定日镜反射的光束横穿位于由靶限定的区域内的成像设备阵列。该方法还可以包括获取每个定日镜的多个图像。可以至少部分地基于所获取图像来估计每个定日镜的至少一个几何参数。该估计还可以基于每个定日镜的标称几何参数。至少部分地基于估计几何参数，可以使定日镜定向以将日光反射到接收机上的靶。可以至少部分地基于如在所获取图像中看到的由定日镜反射的光的光强来确定接收机的外表面上的每个定日镜的太阳通量分布。在某些实施例中，可以至少部分地基于每个定日镜的所确定太阳通量分布来确定所反射射束形状。至少部分地基于太阳通量分布的确定，可以指引定日镜以将入射太阳辐射反射到接收机的外表面上的瞄准点上。某些实施例涉及控制太阳能系统的方法，该系统具有安装在塔上的接收机和被布置成朝着接收机的捕捉孔指引日射的定日镜场。该方法可以包括（i）从通过邻近于或完全或部分地在捕捉区域内定位的成像孔接收的光、从被从与定日镜场内的定日镜的至少子集的位置重合的区域反射的日射生成至少一个图像，其包含定日镜的所述至少子集，所述至少一个图像指示日射水平的分布的变化，导致落在定日镜的至少子集上的跨捕捉孔的通量分布的变化，（ii）响应于所述至少一个图像，使用被连接以控制定日镜场内的定日镜的至少子集的位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制太阳能系统的方法，该系统具有基于塔的第一接收机和被控制以将日射朝着第一接收机的捕捉区域指引的定日镜场，定日镜的子集被控制以将日射指引到捕捉区域内的各瞄准点处，该方法包括：使用至少一个相机从通过成像孔的光对所述场进行成像，所述成像孔接近于、邻近于或至少部分地在第一接收机的捕捉区域内，以获取指示落在所述场上的日射水平的分布变化的至少一个图像；响应于所述至少一个图像使用图像处理器来计算定日镜场内的定日镜的特性；以及响应于所述特性，改变所述场中的一个或多个定日镜的瞄准方向。

【技术特征摘要】
2012.03.14 US 61/610,8451.一种控制太阳能系统的方法，该系统具有基于塔的第一接收机和被控制以将日射朝着第一接收机的捕捉区域指引的定日镜场，定日镜的子集被控制以将日射指引到捕捉区域内的各瞄准点处，该方法包括：使用至少一个相机从通过成像孔的光对所述场进行成像，以获取指示落在所述场上的日射水平的分布变化的至少一个图像，其中，在定日镜的子集正在将日射朝着所述捕捉区域内的各瞄准点指引的同时执行成像，并且其中，所述至少一个相机被放置在所述第一接收机后面或者被放置使得所述至少一个相机的成像孔位于所述第一接收机的相邻面板之间；响应于所述至少一个图像使用图像处理器来计算定日镜场内的定日镜的特性；以及响应于所述特性，改变所述场中的一个或多个定日镜的瞄准方向。2.如权利要求1所述的方法，其中所述计算包括识别被遮蔽定日镜和无遮蔽定日镜。3.如权利要求1所述的方法，其中所述计算包括确定所述至少一个图像中的落在每个定日镜上的日射水平的变化的量值。4.如权利要求1所述的方法，其中所述计算可有效地确定由于灰尘、定日镜毁坏、被结构遮蔽、被云层遮蔽和被植物群或动物群遮蔽中的至少一个而产生的落在定日镜上的日射水平的变化。5.如权利要求1所述的方法，其中改变瞄准方向导致跨第一接收机的捕捉区域的通量分布的变化。6.如权利要求1所述的方法，其中改变瞄准方向包括响应于定日镜的所述特性来计算通量分布的变化的特性。7.如权利要求1所述的方法，其中计算定日镜的特性包括计算定日镜场内的被遮蔽定日镜的特性。8.如权利要求1所述的方法，还包括使用被与之相连的热交换器来冷却所述至少一个相机，从而向热传递流体传递热量。9.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个相机具有热交换器和泵或风扇，其被配置成跨热交换器的热传递表面移动热传递流体，所述热交换器被配置成从而冷却相机。10.如权利要求1所述的方法，还包括主动地冷却所述至少一个相机，其包括跨从所述相机传导热量的热传递表面传送热传递流体。11.如权利要求1所述的方法，其中改变瞄准方向包括计算保持至少一个定日镜的各瞄准方向的结果和另一特性。12.如权利要求1所述的方法，其中通过所述改变而改变的瞄准方向与所述捕捉区域交叉。13.如权利要求1所述的方法，其中通过所述改变而改变的所述至少一个定日镜的瞄准方向与第二接收机的捕捉区域交叉。14.如权利要求1所述的方法，其中所述改变包括从相应的多个瞄准点瞄准一个或多个定日镜中的至少一个，以便其不再阻断第一接收机。15.如权利要求1所述的方法，还包括响应于所述特性来计算第一接收机的外表面上的总能量通量。16.如权利要求15所述的方法，其中改变瞄准方向包括响应于至少所述计算总能量通量的结果，至少部分地基于所计算总能量通量指引定日镜以将太阳辐射反射到第一接收机的外表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉尔·克罗热尔，罗特姆·哈尤特，约瑟夫·施瓦茨巴赫，阿莫斯·埃塔，
申请(专利权)人：亮源工业以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：