塔式太阳能集热装置中的吸热器能流密度调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能聚光热发电领域，特别涉及一种塔式太阳能集热装置中的吸热器能流密度调节方法。
【背景技术】
[0002]塔式太阳能集热装置至少包括:由多面定日镜组成的定日镜场以及安装于高塔上的吸热器。其工作原理是:通过定日镜将太阳光集中反射到吸热器，产生高温，然后利用高温实现对工作介质的加热。工作介质被加热后可以有多种后续应用，如发电、石油开采、煤化工、海水淡化等。
[0003]塔式太阳能集热装置在工作过程中，由于每一面定日镜的跟踪精度不同，定日镜在镜场中所处的位置不同，因此定日镜场在吸热器上所形成光斑的能流密度通常是不均匀的。光斑能流密度不均匀在一定范围内是允许的，但如果能流密度严重不均匀，很容易造成吸热器损坏。因此需要有调整光斑能流密度的方法。
[0004]现有技术中的调整光斑能流密度的惯用方法如下:将定日镜分为多个组，不同组定日镜反射太阳光所形成的光斑打到吸热器的不同区域，当检测到某个区域温度过高时，就将光斑目标位置是温度过高区域的一面或多面定日镜撤走或将它们的目标位置修改为低温区域，从而实现对光斑能流密度的调整。
[0005]由于定日镜存在一定的跟踪误差(通常有3毫弧度左右的跟踪误差)，并不是所有定日镜所反射的太阳光都可以准确地打到指定的区域，因此吸热器的能流密度通常情况是不均匀的，目标位置是高温区域的定日镜并不一定能准确地打到高温区域，同时吸热器通常存在较大的热容，因此，现有技术中的上述光斑能流密度调节方法很难达到预期的效果。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中的光斑能流密度调节方法难以达到预期效果的缺陷，从而提供了一种能够有效调节吸热器能流密度的方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供了一种塔式太阳能集热装置中的吸热器能流密度调节方法，包括:
[0008]步骤I)、对所述太阳能集热装置中的某一定日镜，根据该定日镜的聚焦比，确定该定日镜的目标区域；其中，所述目标区域是指当定日镜的目标位置设置为该区域的边缘时，定日镜反射太阳光所形成的光斑不会溢出吸热器；
[0009]步骤2)、在步骤I)所得到的某一定日镜的目标区域内，为该定日镜确定目标位置；
[0010]步骤3)、每隔一段时间，重新执行步骤2)，直至收到相应的结束命令。
[0011]上述技术方案中，在步骤2)中，为定日镜确定的目标位置为目标区域内的一随机位置。
[0012]上述技术方案中，所述目标位置的计算方法如下:
[0013]假设吸热器的位置用(A，B, C)表示，其中A表示东西坐标，B表示南北坐标，C表示高度坐标；所述定日镜的目标区域用(D，E)，表示该定日镜的目标位置区域是以(A，B，C)为中心的矩形区域，宽为D米,高为E米,则该定日镜的目标位置为:
[0014]A+ (RAND ()-0.5) *D，B+ (RAND ()-0.5) *E，C
[0015]其中，RAND ()是O至I之间的随机数。
[0016]本发明的优点在于:
[0017]1、根据本发明的方法，所有定日镜的目标点随机产生，并且在随着时间变化，定日镜数量较多时，能量分布相对均匀，并且不需要人为干预。
[0018]2、当定日镜场中有部分定日镜出现故障不能参与聚光时，不影响光斑的能流分布，能流分布与定日镜的数量以及这些定日镜所处的位置无关。
【附图说明】
[0019]图1是本发明方法的流程图；
[0020]图2是本发明中所涉及的目标区域的示意图。
【具体实施方式】
[0021]现结合附图对本发明作进一步的描述。
[0022]在对本发明的方法做详细说明之前，为了便于理解，首先对塔式太阳能集热装置的相关特性进行说明。
[0023]本发明的塔式太阳能集热装置包括定日镜场以及位于高塔上的吸热器。所述定日镜场由成百上千面定日镜构成，由于太阳散射角的原因，定日镜场前排(以距离吸热器的远近作为区分定日镜场前后排的依据)的定日镜在吸热器上形成的光斑要比后排定日镜形成的光斑小，例如，定日镜离吸热器的距离每远离100米，所形成的光斑由于太阳散角的存在会使光斑直径扩大0.93米。一个1MW的定日镜场,最后一排定日镜到第一排定日镜的距离往往要超过600米，由于太阳散角的原因，会造成后排定日镜的光斑直径要比前排定日镜的光斑直径大5.5米，因此，前排定日镜是造成光斑能流密度不均匀的主要原因。
[0024]基于上述特性，针对定日镜场中的前排定日镜，采用本发明方法可实现对吸热器光斑能流密度的调整。参考图1，本发明方法包括如下步骤:
[0025]步骤I)、对所述太阳能集热装置中的某一定日镜，根据该定日镜的聚焦比，确定该定日镜的目标区域，使得该定日镜的目标位置设置为该区域的边缘时，定日镜反射太阳光所形成的光斑不会溢出吸热器。
[0026]在图2中对目标区域做了说明。某一定日镜在吸热器表面21上的目标位置位于区域22的边缘，且该定日镜所形成的光斑23没有溢出吸热器表面21，则所述区域22就是所述的目标区域。
[0027]步骤2)、在步骤I)所得到的某一定日镜的目标区域内，为该定日镜确定目标位置。
[0028]假设吸热器的位置用(A，B，C)表示，其中A表示东西坐标，B表示南北坐标，C表示高度坐标；某定日镜的目标区域用(D，E)，表示该定日镜的目标位置区域是以(A，B，C)为中心的矩形区域，宽为D米，高为E米，则该定日镜的目标位置表示如下:
[0029]A+ (RAND ()-0.5) *D，B+ (RAND ()-0.5) *E，C
[0030]其中，RAND ()是0至I之间的随机数，可由计算机自动产生。
[0031]步骤3)、每隔一段时间，重新执行步骤2)，直至收到相应的结束命令。
[0032]从对步骤2)的描述可以看出，在确定定日镜的目标位置时，所述目标位置是在定日镜的目标区域内随机取得的，因此每次确定的定日镜目标位置是随机的，这使得定日镜的能流密度重新分布，从而使得整个定日镜场光斑的能流密度变得均匀。
[0033]本发明方法除了可以用于定日镜场中的前排定日镜外，也可以用于包括后排定日镜的整个定日镜场。
[0034]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种塔式太阳能集热装置中的吸热器能流密度调节方法，包括: 步骤I)、对所述太阳能集热装置中的某一定日镜，根据该定日镜的聚焦比，确定该定日镜的目标区域；其中，所述目标区域是指当定日镜的目标位置设置为该区域的边缘时，定日镜反射太阳光所形成的光斑不会溢出吸热器； 步骤2)、在步骤I)所得到的某一定日镜的目标区域内，为该定日镜确定目标位置； 步骤3)、每隔一段时间，重新执行步骤2)，直至收到相应的结束命令。
2.根据权利要求1所述的塔式太阳能集热装置中的吸热器能流密度调节方法，其特征在于，在步骤2)中，为定日镜确定的目标位置为目标区域内的一随机位置。
3.根据权利要求2所述的塔式太阳能集热装置中的吸热器能流密度调节方法，其特征在于，所述目标位置的计算方法如下: 假设吸热器的位置用(A，B，C)表示，其中A表示东西坐标，B表示南北坐标，C表示高度坐标；所述定日镜的目标区域用(D，E)，表示该定日镜的目标位置区域是以(A，B，C)为中心的矩形区域，宽为D米，高为E米，则该定日镜的目标位置为:A+ (RAND ()-0.5)*D，B+ (RAND ()-0.5) *E, C其中，RAND ()是O至I之间的随机数。
【专利摘要】本发明涉及一种塔式太阳能集热装置中的吸热器能流密度调节方法，包括：对太阳能集热装置中的某一定日镜，根据该定日镜的聚焦比，确定该定日镜的目标区域；在某一定日镜的目标区域内，为该定日镜确定目标位置；每隔一段时间，重新执行确定目标位置的步骤，直至收到相应的结束命令。根据本发明的方法，所有定日镜的目标点随机产生，并且在随着时间变化，定日镜数量较多时，能量分布相对均匀，并且不需要人为干预；当定日镜场中有部分定日镜出现故障不能参与聚光时，不影响光斑的能流分布，能流分布与定日镜的数量以及这些定日镜所处的位置无关。
【IPC分类】F24J2-40
【公开号】CN104697196
【申请号】CN201310663871
【发明人】姚志豪
【申请人】首航节能光热技术股份有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月8日