一种控制集热器光斑的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及集热塔的技术领域，尤其涉及一种控制集热器光斑的方法及装置。
【背景技术】
[0002]塔式太阳能光热电站是一种聚焦式太阳能热发电系统。塔式系统是在地面建立一座集热塔，塔顶安装集热器，集热塔周围安装一定数量的定日镜，定日镜将太阳光聚集到塔顶的集热器上，通过加热集热器内的工质产生高温蒸汽，推动汽轮机发电。
[0003]集热塔周围的大量定日镜构成镜场，控制镜场中的每一面定日镜使其聚焦太阳光斑精确投射到集热器的目标位置是镜场控制的关键技术。太阳在运行过程中其高度角和方位角随时间不断变化，要使定日镜聚焦光斑时刻投射到集热器上，需要定日镜跟随太阳不断调整自己的姿态，一般定日镜采用俯仰轴和旋转轴，两轴跟踪控制方式。定日镜的控制方式一般可分为开环控制和闭环控制两种控制方式。开环控制是根据太阳运行规律计算出每一时刻太阳高度角和方位角，结合定日镜及集热器的位置，根据几何光学原理可以计算出要保证定日镜光斑投射到集热器上定日镜表面的法线方向，通过驱动机构调整定日镜俯仰轴和旋转轴以控制定日镜法线方向，可以实现聚焦光斑对集热器的跟踪。当前建成的商业化电站如美国的Ivanpah和新月沙丘电站都是采用的开环控制方式。
[0004]开环控制结构简单易于实现，但是由于该方法无法消除跟踪系统机械偏差并且在连续跟踪过程中会产生累积误差，导致跟踪精度不高，并且随着定日镜工作时间越久机械磨损会导致跟踪精度不断降低。由于定日镜跟踪精度低会导致无法精确控制定日镜聚焦光斑在集热器上的投射位置，从而无法精确控制集热器上的能量密度分布，增加了集热器控制难度并且会造成集热器局部温度过高损坏集热器或集热器局部温度过低导致内部工质冻结等问题。
[0005]另一种为闭环控制方式，闭环控制方式需要在每台定日镜上安装光敏传感器，并且要调整光斑在集热器上的位置时需要调整光敏传感器的角度。在商业化光热电站中，定日镜的数量一般在几千台到上万台，每台定日镜安装传感器会带来很大的成本增加，并且光敏传感器的角度要进行机械调整，调整精确调整也是一个难题。
【发明内容】
[0006]本发明实施例的目的在于提出一种控制集热器光斑的方法及装置，旨在解决如何简便的实现闭环控制的问题。
[0007]为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案:
[0008]—种控制集热器光斑的方法，所述方法包括:
[0009]启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器；
[0010]通过闭环控制方法和所述图像传感器将所述至少三个定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心。
[0011]优选地，所述启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器，包括:
[0012]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下两个图像传感器；或者，
[0013]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的左右两个图像传感器；或者，
[0014]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下、左右四个图像传感器；或者，
[0015]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的圆形分布的图像传感器；或者，
[0016]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的预设形状分布的图像传感器。
[0017]优选地，所述通过闭环控制方法和所述至少三个图像传感器将所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心，包括:
[0018]若所述至少三个图像传感器上的灰度值相同，则所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心；
[0019]若所述至少三个图像传感器上的灰度值不相同，则调整所述定日镜光斑的位置，使得所述至少三个图像传感器上的灰度值相同。
[0020]优选地，所述通过闭环控制方法和所述至少三个图像传感器将所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心，包括:
[0021]若所述至少三个图像传感器上的预设的值相同，则所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心；
[0022]若所述至少三个图像传感器上的预设的值不相同，则调整所述定日镜光斑的位置，使得所述至少三个图像传感器上的预设的值相同。
[0023]优选地，所述通过闭环控制方法和所述至少三个图像传感器将所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心之前，还包括:
[0024]通过设置在所述图像传感器前面的滤光装置，使得所述图像传感器的光斑处于未饱和状态；
[0025]对所述图像传感器的灰度值进行校准，使得在相同光照条件下相对称的所述图像传感器的灰度值相同。
[0026]一种控制集热器光斑的装置，所述装置包括:
[0027]启动模块，用于启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器；
[0028]聚焦模块，用于通过闭环控制方法和所述图像传感器将所述至少三个定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心。
[0029]优选地，所述启动模块包括:
[0030]第一启动单元，用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下两个图像传感器；
[0031]第二启动单元，用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的左右两个图像传感器；
[0032]第三启动单元，用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下、左右四个图像传感器；
[0033]第四启动单元，用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的圆形分布的图像传感器；
[0034]第五启动单元，用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的预设形状分布的图像传感器。
[0035]优选地，所述聚焦模块，包括:
[0036]第一聚焦单元，用于若所述至少三个图像传感器上的灰度值相同，则所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心；
[0037]第二聚焦单元，用于若所述至少三个图像传感器上的灰度值不相同，则调整所述定日镜光斑的位置，使得所述至少三个图像传感器上的灰度值相同。
[0038]优选地，所述聚焦模块，包括:
[0039]第三聚焦单元，用于若所述至少三个图像传感器上的预设的值相同，则所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心；
[0040]第四聚焦单元，用于若所述至少三个图像传感器上的预设的值不相同，则调整所述定日镜光斑的位置，使得所述至少三个图像传感器上的预设的值相同。
[0041 ] 优选地，所述装置还包括:
[0042]设置模块，用于通过设置在所述图像传感器前面的滤光装置，使得所述图像传感器的光斑处于未饱和状态；
[0043]校准模块，用于对所述图像传感器的灰度值进行校准，使得在相同光照条件下相对称的所述图像传感器的灰度值相同。
[0044]本发明实施例通过开环控制方法将定日镜光斑聚焦到集热器上；启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器；通过闭环控制方法和所述图像传感器将所述至少三个定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心，通过检测定日镜光斑的位置信息对定日镜光斑位置进行闭环控制，可以比开环控制获得更高的光斑定位精度，同时降低了对定日镜跟踪驱动结构的机械结构的精度要求；通过闭环跟踪提高光斑定位精度，可以减少因光斑定位偏差导致集热器能量损失，提高集热效率，同时可提高集热器上热量分布的稳定性，有利于集热器控制；通过在集热器周围放置一组图像传感器从而实现对大量定日镜的闭环控制，与现有的在定日镜上面安装传感器装置实现闭环控制相比，本发明采用传感器数量较少，易于降低成本和减少安装调试工作量。
【附图说明】
[0045]图1是本发明实施例控制集热器光斑的方法第一实施例的流程示意图；
[0046]图2是本发明实施例提供的一种塔式系统的结构图；
[0047]图3是本发明实施例提供的一种图像传感器的安装结构图；
[0048]图4是本发明实施例控制集热器光斑的方法第二实施例的流程示意图；
[0049]图5是本发明实施例控制集热器光斑的装置的功能模块示意图；
[0050]图6是本发明实施例启动模块的功能模块示意图；
[0051]图7是本发明实施例聚焦模块的功能模块示意图；
[0052]图8是本发明实施例第聚焦模块的功能模块示意图；
[0053]图9是本发明实施例控制集热器光斑的装置的功能模块示意图。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
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