塔式太陽能集熱裝置中的吸熱器能流密度調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能聚光熱發(fā)電領域，特別涉及一種塔式太陽能集熱裝置中的吸熱器能流密度調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]塔式太陽能集熱裝置至少包括:由多面定日鏡組成的定日鏡場以及安裝于高塔上的吸熱器。其工作原理是:通過定日鏡將太陽光集中反射到吸熱器，產(chǎn)生高溫，然后利用高溫實現(xiàn)對工作介質(zhì)的加熱。工作介質(zhì)被加熱后可以有多種后續(xù)應用，如發(fā)電、石油開采、煤化工、海水淡化等。
[0003]塔式太陽能集熱裝置在工作過程中，由于每一面定日鏡的跟蹤精度不同，定日鏡在鏡場中所處的位置不同，因此定日鏡場在吸熱器上所形成光斑的能流密度通常是不均勻的。光斑能流密度不均勻在一定范圍內(nèi)是允許的，但如果能流密度嚴重不均勻，很容易造成吸熱器損壞。因此需要有調(diào)整光斑能流密度的方法。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)整光斑能流密度的慣用方法如下:將定日鏡分為多個組，不同組定日鏡反射太陽光所形成的光斑打到吸熱器的不同區(qū)域，當檢測到某個區(qū)域溫度過高時，就將光斑目標位置是溫度過高區(qū)域的一面或多面定日鏡撤走或?qū)⑺鼈兊哪繕宋恢眯薷臑榈蜏貐^(qū)域，從而實現(xiàn)對光斑能流密度的調(diào)整。
[0005]由于定日鏡存在一定的跟蹤誤差(通常有3毫弧度左右的跟蹤誤差)，并不是所有定日鏡所反射的太陽光都可以準確地打到指定的區(qū)域，因此吸熱器的能流密度通常情況是不均勻的，目標位置是高溫區(qū)域的定日鏡并不一定能準確地打到高溫區(qū)域，同時吸熱器通常存在較大的熱容，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的上述光斑能流密度調(diào)節(jié)方法很難達到預期的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的光斑能流密度調(diào)節(jié)方法難以達到預期效果的缺陷，從而提供了一種能夠有效調(diào)節(jié)吸熱器能流密度的方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種塔式太陽能集熱裝置中的吸熱器能流密度調(diào)節(jié)方法，包括:
[0008]步驟I)、對所述太陽能集熱裝置中的某一定日鏡，根據(jù)該定日鏡的聚焦比，確定該定日鏡的目標區(qū)域；其中，所述目標區(qū)域是指當定日鏡的目標位置設置為該區(qū)域的邊緣時，定日鏡反射太陽光所形成的光斑不會溢出吸熱器；
[0009]步驟2)、在步驟I)所得到的某一定日鏡的目標區(qū)域內(nèi)，為該定日鏡確定目標位置；
[0010]步驟3)、每隔一段時間，重新執(zhí)行步驟2)，直至收到相應的結(jié)束命令。
[0011]上述技術(shù)方案中，在步驟2)中，為定日鏡確定的目標位置為目標區(qū)域內(nèi)的一隨機位置。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述目標位置的計算方法如下:
[0013]假設吸熱器的位置用(A，B, C)表示，其中A表示東西坐標，B表示南北坐標，C表示高度坐標；所述定日鏡的目標區(qū)域用(D，E)，表示該定日鏡的目標位置區(qū)域是以(A，B，C)為中心的矩形區(qū)域，寬為D米,高為E米,則該定日鏡的目標位置為:
[0014]A+ (RAND ()-0.5) *D，B+ (RAND ()-0.5) *E，C
[0015]其中，RAND ()是O至I之間的隨機數(shù)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0017]1、根據(jù)本發(fā)明的方法，所有定日鏡的目標點隨機產(chǎn)生，并且在隨著時間變化，定日鏡數(shù)量較多時，能量分布相對均勻，并且不需要人為干預。
[0018]2、當定日鏡場中有部分定日鏡出現(xiàn)故障不能參與聚光時，不影響光斑的能流分布，能流分布與定日鏡的數(shù)量以及這些定日鏡所處的位置無關(guān)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明方法的流程圖；
[0020]圖2是本發(fā)明中所涉及的目標區(qū)域的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0022]在對本發(fā)明的方法做詳細說明之前，為了便于理解，首先對塔式太陽能集熱裝置的相關(guān)特性進行說明。
[0023]本發(fā)明的塔式太陽能集熱裝置包括定日鏡場以及位于高塔上的吸熱器。所述定日鏡場由成百上千面定日鏡構(gòu)成，由于太陽散射角的原因，定日鏡場前排(以距離吸熱器的遠近作為區(qū)分定日鏡場前后排的依據(jù))的定日鏡在吸熱器上形成的光斑要比后排定日鏡形成的光斑小，例如，定日鏡離吸熱器的距離每遠離100米，所形成的光斑由于太陽散角的存在會使光斑直徑擴大0.93米。一個1MW的定日鏡場,最后一排定日鏡到第一排定日鏡的距離往往要超過600米，由于太陽散角的原因，會造成后排定日鏡的光斑直徑要比前排定日鏡的光斑直徑大5.5米，因此，前排定日鏡是造成光斑能流密度不均勻的主要原因。
[0024]基于上述特性，針對定日鏡場中的前排定日鏡，采用本發(fā)明方法可實現(xiàn)對吸熱器光斑能流密度的調(diào)整。參考圖1，本發(fā)明方法包括如下步驟:
[0025]步驟I)、對所述太陽能集熱裝置中的某一定日鏡，根據(jù)該定日鏡的聚焦比，確定該定日鏡的目標區(qū)域，使得該定日鏡的目標位置設置為該區(qū)域的邊緣時，定日鏡反射太陽光所形成的光斑不會溢出吸熱器。
[0026]在圖2中對目標區(qū)域做了說明。某一定日鏡在吸熱器表面21上的目標位置位于區(qū)域22的邊緣，且該定日鏡所形成的光斑23沒有溢出吸熱器表面21，則所述區(qū)域22就是所述的目標區(qū)域。
[0027]步驟2)、在步驟I)所得到的某一定日鏡的目標區(qū)域內(nèi)，為該定日鏡確定目標位置。
[0028]假設吸熱器的位置用(A，B，C)表示，其中A表示東西坐標，B表示南北坐標，C表示高度坐標；某定日鏡的目標區(qū)域用(D，E)，表示該定日鏡的目標位置區(qū)域是以(A，B，C)為中心的矩形區(qū)域，寬為D米，高為E米，則該定日鏡的目標位置表示如下:
[0029]A+ (RAND ()-0.5) *D，B+ (RAND ()-0.5) *E，C
[0030]其中，RAND ()是0至I之間的隨機數(shù)，可由計算機自動產(chǎn)生。
[0031]步驟3)、每隔一段時間，重新執(zhí)行步驟2)，直至收到相應的結(jié)束命令。
[0032]從對步驟2)的描述可以看出，在確定定日鏡的目標位置時，所述目標位置是在定日鏡的目標區(qū)域內(nèi)隨機取得的，因此每次確定的定日鏡目標位置是隨機的，這使得定日鏡的能流密度重新分布，從而使得整個定日鏡場光斑的能流密度變得均勻。
[0033]本發(fā)明方法除了可以用于定日鏡場中的前排定日鏡外，也可以用于包括后排定日鏡的整個定日鏡場。
[0034]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種塔式太陽能集熱裝置中的吸熱器能流密度調(diào)節(jié)方法，包括: 步驟I)、對所述太陽能集熱裝置中的某一定日鏡，根據(jù)該定日鏡的聚焦比，確定該定日鏡的目標區(qū)域；其中，所述目標區(qū)域是指當定日鏡的目標位置設置為該區(qū)域的邊緣時，定日鏡反射太陽光所形成的光斑不會溢出吸熱器； 步驟2)、在步驟I)所得到的某一定日鏡的目標區(qū)域內(nèi)，為該定日鏡確定目標位置； 步驟3)、每隔一段時間，重新執(zhí)行步驟2)，直至收到相應的結(jié)束命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔式太陽能集熱裝置中的吸熱器能流密度調(diào)節(jié)方法，其特征在于，在步驟2)中，為定日鏡確定的目標位置為目標區(qū)域內(nèi)的一隨機位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塔式太陽能集熱裝置中的吸熱器能流密度調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述目標位置的計算方法如下: 假設吸熱器的位置用(A，B，C)表示，其中A表示東西坐標，B表示南北坐標，C表示高度坐標；所述定日鏡的目標區(qū)域用(D，E)，表示該定日鏡的目標位置區(qū)域是以(A，B，C)為中心的矩形區(qū)域，寬為D米，高為E米，則該定日鏡的目標位置為:A+ (RAND ()-0.5)*D，B+ (RAND ()-0.5) *E, C其中，RAND ()是O至I之間的隨機數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種塔式太陽能集熱裝置中的吸熱器能流密度調(diào)節(jié)方法，包括：對太陽能集熱裝置中的某一定日鏡，根據(jù)該定日鏡的聚焦比，確定該定日鏡的目標區(qū)域；在某一定日鏡的目標區(qū)域內(nèi)，為該定日鏡確定目標位置；每隔一段時間，重新執(zhí)行確定目標位置的步驟，直至收到相應的結(jié)束命令。根據(jù)本發(fā)明的方法，所有定日鏡的目標點隨機產(chǎn)生，并且在隨著時間變化，定日鏡數(shù)量較多時，能量分布相對均勻，并且不需要人為干預；當定日鏡場中有部分定日鏡出現(xiàn)故障不能參與聚光時，不影響光斑的能流分布，能流分布與定日鏡的數(shù)量以及這些定日鏡所處的位置無關(guān)。
【IPC分類】F24J2-40
【公開號】CN104697196
【申請?zhí)枴緾N201310663871
【發(fā)明人】姚志豪
【申請人】首航節(jié)能光熱技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月8日