本发明涉及一种水上塔式太阳能聚光平台，属于太阳能发电领域。
背景技术：
随着化石燃料的不断燃烧，人类可利用的常规能源越来越少，并且化石能源的使用会伴随有害气体的排放，使人类生存的生态环境遭到严重的破坏，严重威胁着人类的安全和生存。为了保护人类赖以生存的生态环境，必须采取措施减少化石能源的耗用大力开发清洁、干净的新能源和可再生能源，走绿色能源道路。
太阳能是世界上最丰富的永久能源。太阳能光热发电是太阳能利用的主要方式之一，配备储热系统的太阳能光热电站可以实现连续稳定的电力输出，尤其夜间不间断的电力输出。太阳能光热发电技术主要有塔式技术、槽式技术、蝶式技术、线性菲涅尔技术等技术流派，其中塔式技术具有高聚光比，可以实现更高的介质温度和蒸气温度，发电效率显著提高。塔式技术主要包括定日镜和中心塔。现有的塔式太阳能光热电站主要建设在陆地上，其缺陷在于：1、地势起伏，影响光热电站的建设规模和发电效率；2、定日镜场排布方式需要考虑中心塔的阴影遮挡，排布不够紧凑；3、定日镜场采用单独双轴追光装置，跟踪成本较高；4、水资源调用成本较高。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水上塔式太阳能聚光平台，该水上塔式太阳能聚光平台合理利用水面空间，更好利用水资源，水面天然的平整性增加了塔式太阳能光热电站的建设规模和发电量。
本发明的技术方案如下：
一种水上塔式太阳能聚光平台，包括中心塔以及若干围绕中心塔层级环状分布的定日镜场；定日镜场包括若干漂浮单元，漂浮单元包括平面桁架、固定于平面桁架下部的浮块以及设置于平面桁架上表面用于承接定日镜的支撑装置；所述定日镜场同层环状分布的相邻漂浮单元的平面桁架通过若干半柔性连接件铰接；所述定日镜场的相邻环状之间通过若干半柔性连接件铰接。
其中，所述定日镜场的相邻环状的间距随着与中心塔的距离增大而增大。
其中，所述定日镜场同层环状分布的相邻漂浮单元间距随着距离中心塔距离增大而增大。
其中，靠近中心塔的若干定日镜场上开有长条缺口。
其中，所述定日镜场最外围边缘设置有由马达驱动的螺旋桨，定日镜场在螺旋桨带动下绕中心塔转动。
其中，所述的水上塔式太阳能聚光平台，还包括设置于中心塔的塔顶的二次聚光装置，二次聚光装置包括固定框架以及设置于固定框架内的下凹的凹形发射镜；凹形发射镜内表面设置有环状的凸起结构，定日镜将太阳光射入凹形发射镜内表面，经凸起结构折射后光线聚集于中心塔内的集热器。
其中，所述支撑装置包括承接桁架框、第一支撑杆和水平铰接于平面桁架远离中心塔一侧上的导轨；承接桁架框一端与平面桁架靠近中心塔一侧铰接或承接桁架框的中部与固定于平面桁架上的桁架支座上端铰接；承接桁架框远离中心塔的一端与第一支撑杆上端铰接，第一支撑杆的下端转动连接有套设于导轨的第一滑道内的第一滑轮；第一滑轮与一第一钢丝绳固定连接，第一钢丝绳的两端与分别设置于导轨两端的第一卷扬器和第二卷扬器固定连接；第一卷扬器和第二卷扬器工作将第一钢丝绳往一侧拉。
其中，所述支撑装置还包括第二支撑杆和第三支撑杆，导轨上位于第一滑道的两侧沿轴向设置有第二滑道和第三滑道；第二支撑杆和第三支撑杆的上端通过铰接座与承接桁架框远离中心塔的一端铰接；第二支撑杆和第三支撑杆的下端转动连接有分别套设于第二滑道和第三滑道内的第二滑轮和第三滑轮；第一支撑杆的杆身穿过第二支撑杆和第三支撑杆之间，第一支撑杆和第二支撑杆呈交叉设置；第二滑轮与一第二钢丝绳固定连接，第三滑轮与一第三钢丝绳固定连接；第二钢丝绳和第三钢丝绳两端与第一卷扬器和第二卷扬器固定连接；第二钢丝绳和第三钢丝绳在第一卷扬器上的缠绕方向相同且与第一钢丝绳在第一卷扬器上的缠绕方向相反；第一卷扬器和第二卷扬器工作第一钢丝绳往一侧拉时，第二钢丝绳和第三钢丝绳往另一侧拉。
其中，所述的水上塔式太阳能聚光平台，还包括中央处理器和自主追光感应判断装置；自主追光感应判断装置包括固定于定日镜上端面中部的光线感应器、角度感应器以及固定于定日镜上端面的若干光线判断器；所述光线感应器包括一刻度盘和一指针；指针下端固定于刻度盘上端面；指针与刻度盘平面呈夹角设置；太阳光照射下指针在刻度盘上形成投影；所述光线判断器包括电信号连接的摄像头和中心处理器；所述摄像头获取光线感应器的指针投影在刻度盘上的图像信息，并将该信息发送给中心处理器；中心处理器与角度感应器电信号连接；角度感应器将测量出的定日镜的角度信息传输给中心处理器；中央处理器分别与中心处理器、第一卷扬器、第二卷扬器以及马达电信号连接；中央处理器接收中心处理器的承接桁架框调整信号判断后得出中值并控制第一卷扬器、第二卷扬器以及马达工作。
一种水上塔式太阳能聚光平台的使用方法，包括上述的水上塔式太阳能聚光平台，其特征在于：步骤如下：
S1：光线判定器的摄像头采集光线感应器图像信息，传输给中心处理器，角度测量器测出定日镜相对于中心塔底端的方位角γD和倾角αD，从而确定当前定日镜的单位法向量传输给中心处理器；
S2：中心处理器将图像信息中指针在刻度盘上投影的长短和方向信息结合定日镜相对于中心塔底端的方位角γD和倾角αD与标准图像信息比对，得出此时太阳的高度角αS和方位角γS；中心处理器计算定日镜需要的调整信息数据；具体计算过程如下：
以该定日镜场所在平面为基准，中心塔顶端的二次聚光装置接收点到该平面的垂直方向为Z轴正向坐标建立坐标系；设中心塔顶端的二次反射镜接收点A的坐标为(0,0,h)，光线感应器中心点R的坐标为(xR,yR,0)，则坐标原点O至太阳S的单位向量表示点R到太阳S的单位向量表示和点R到接收点A的单位向量表示可表示为：
在和所形成的平面中，和的夹角记为β，则有
设定日镜单位法向量为则由向量的加法运算可知：
则
记当前定日镜单位法向量的向量表示为
化简P1、P2、P3、P4，并将化简结果与式P5比对，从而确定定日镜的调整信息数据；
S3：若干光线判断器的中心处理器分别将计算所得的调整信息传输给中央处理器，中央处理器提取出中位数，下达指令给第一卷扬器、第二卷扬器以及马达；
S4：重复步骤S1、S2、S3，直到计算所得的的调整信息为0。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明合理利用水面空间，更好利用水资源，水面天然的平整性增加了塔式太阳能光热电站的建设规模和发电量。
2、本发明外围到内层逐渐增加刚性的定日镜场布置方式，降低了波浪作用对定日镜反射率的影响。
3、本发明长条缺口的定日镜场布置方式，解决了陆地定日镜场布置需要考虑中心塔阴影遮挡的问题，定日镜场布置更加紧凑。
4、本发明能相对准确地自动跟踪太阳光线入射方位角和仰角的变化，使得太阳光反射率的最大化。
5、本发明的支撑装置将传统的轴转动的高扭矩的方式转变为推动的方式，受理更平稳，调整效果更好。
附图说明
图1为本发明的整体结构俯视图；
图2为本发明的漂浮单元一种实施例的结构示意图；
图3为本发明图2的右视图；
图4为本发明图2的俯视图；
图5为本发明图2的左视图；
图6为本发明的漂浮单元与第一卷扬机和第二卷扬机设置关系图；
图7为本发明的漂浮单元另一种实施例的结构示意图；
图8为本发明的图7的侧视图；
图9为本发明导轨结构示意图；
图10为本发明第一支撑杆结构示意图；
图11为本发明铰接座结构示意图；
图12为本发明光线感应器的结构示意图；
图13为本发明光线判断器的结构示意图；
图14为本发明二次聚光装置工作状态示意图；
图15为本发明凹形发射镜仰视结构示意图；
图16为本发明坐标系结构示意图；
图17为本发明信号连接示意图。
图中附图标记表示为：
1-中心塔、11-集热器、2-定日镜场、21-漂浮单元、22-平面桁架、23-浮块、24-半柔性连接件、25-桁架支座、3-支撑装置、30-铰接座、31-承接桁架框、32-第一支撑杆、33-导轨、331-第一滑道、332-第二滑道、333-第三滑道、34-第一滑轮、35-第一钢丝绳、36-第一卷扬器、37-第二卷扬器、38-第二支撑杆、382-第二钢丝绳、39-第三支撑杆、392-第三钢丝绳、10-长条缺口、4-马达、41-螺旋桨、5-二次聚光装置、52-凹形发射镜、53-凸起结构、61-光线感应器、611-刻度盘、612-指针、62-角度感应器、63-光线判断器、631-摄像头、632-中心处理器、100-定日镜、200-中央处理器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1-17，一种水上塔式太阳能聚光平台，包括中心塔1以及若干围绕中心塔1层级环状分布的定日镜场2；定日镜场2包括若干漂浮单元21，漂浮单元21包括平面桁架22、固定于平面桁架22下部的浮块23以及设置于平面桁架22上表面用于承接定日镜100的支撑装置3；所述定日镜场2同层环状分布的相邻漂浮单元21的平面桁架22通过若干半柔性连接件24铰接；所述定日镜场2的相邻环状之间通过若干半柔性连接件24铰接。平面桁架22由轻钢材料组装形成。所述浮块23嵌入固定于平面桁架22下部。
参见图1-17，所述支撑装置3包括承接桁架框31、第一支撑杆32和水平铰接于平面桁架22远离中心塔1一侧上的导轨33；承接桁架框31一端与平面桁架22靠近中心塔1一侧铰接或承接桁架框31的中部与固定于平面桁架22上的桁架支座25上端铰接；承接桁架框31远离中心塔1的一端与第一支撑杆32上端铰接，第一支撑杆32的下端转动连接有套设于导轨33的第一滑道331内的第一滑轮34；第一滑轮34与一第一钢丝绳35固定连接，第一钢丝绳35的两端与分别设置于导轨33两端的第一卷扬器36和第二卷扬器37固定连接；第一卷扬器36和第二卷扬器37工作将第一钢丝绳35往一侧拉。
参见图1-17，所述支撑装置3还包括第二支撑杆38和第三支撑杆39，导轨33上位于第一滑道331的两侧沿轴向设置有第二滑道332和第三滑道333；第二支撑杆38和第三支撑杆39的上端通过铰接座30与承接桁架框31远离中心塔1的一端铰接；第二支撑杆38和第三支撑杆39的下端转动连接有分别套设于第二滑道332和第三滑道333内的第二滑轮和第三滑轮；第一支撑杆32的杆身穿过第二支撑杆38和第三支撑杆39之间，第一支撑杆32和第二支撑杆38呈交叉设置；第二滑轮与一第二钢丝绳382固定连接，第三滑轮与一第三钢丝绳392固定连接；第二钢丝绳382和第三钢丝绳392两端与第一卷扬器36和第二卷扬器37固定连接；第二钢丝绳382和第三钢丝绳392在第一卷扬器36上的缠绕方向相同且与第一钢丝绳35在第一卷扬器36上的缠绕方向相反；第一卷扬器36和第二卷扬器37工作第一钢丝绳35往一侧拉时，第二钢丝绳382和第三钢丝绳392往另一侧拉。
参见图1-17，所述定日镜场2的相邻环状的间距随着与中心塔1的距离增大而增大。定日镜场2波浪作用力由外围到内层较逐渐减少，所以外围到内层逐渐增加定日镜场2刚性，以适应逐渐减小的波浪作用力
参见图1-17，所述定日镜场2同层环状分布的相邻漂浮单元21间距随着距离中心塔1距离增大而增大。定日镜场2波浪作用力由外围到内层较逐渐减少，所以外围到内层逐渐增加定日镜场2刚性，以适应逐渐减小的波浪作用力
参见图1-17，靠近中心塔1的若干定日镜场2上开有长条缺口10。以避免中心塔阴影对反射光线的影响。
参见图1-17，所述定日镜场2最外围边缘设置有由马达4驱动的螺旋桨41，定日镜场2在螺旋桨41带动下绕中心塔1转动。
参见图1-17，还包括设置于中心塔1的塔顶的二次聚光装置5，二次聚光装置5包括固定框架以及设置于固定框架内的下凹的凹形发射镜52；凹形发射镜52内表面设置有环状的凸起结构53，定日镜100将太阳光射入凹形发射镜52内表面，经凸起结构53折射后光线聚集于中心塔1内的集热器11。
参见图1-17，还包括中央处理器200和自主追光感应判断装置；自主追光感应判断装置包括固定于定日镜100上端面中部的光线感应器61、角度感应器62以及固定于定日镜100上端面的若干光线判断器63；所述光线感应器61包括一刻度盘611和一指针612；指针612下端固定于刻度盘611上端面；指针612与刻度盘611平面呈夹角设置；太阳光照射下指针612在刻度盘611上形成投影；所述光线判断器63包括电信号连接的摄像头631和中心处理器632；所述摄像头632获取光线感应器61的指针612投影在刻度盘611上的图像信息，并将该信息发送给中心处理器632；中心处理器632与角度感应器62电信号连接；角度感应器62将测量出的定日镜100的角度信息传输给中心处理器632；中央处理器200分别与中心处理器632、第一卷扬器36、第二卷扬器37以及马达4电信号连接；中央处理器200接收中心处理器632的承接桁架框31调整信号判断后得出中值并控制第一卷扬器36、第二卷扬器37以及马达4工作。
一种水上塔式太阳能聚光平台的使用方法，参见图14-16，包括上述水上塔式太阳能聚光平台；步骤如下：
S1：光线判定器63的摄像头631采集光线感应器61图像信息，传输给中心处理器632，角度测量器62测出定日镜100相对于中心塔1底端的方位角γD和倾角αD，从而确定当前定日镜100的单位法向量传输给中心处理器632；
S2：中心处理器632将图像信息中指针612在刻度盘611上投影的长短和方向信息结合定日镜相对于中心塔底端的方位角γD和倾角αD与标准图像信息比对，得出此时太阳的高度角αS和方位角γS；中心处理器632计算定日镜100需要的调整信息数据；具体计算过程如下：
以该定日镜场2所在平面为基准，中心塔1顶端的二次聚光装置5接收点到该平面的垂直方向为Z轴正向坐标建立坐标系；设中心塔1顶端的二次反射镜接收点A的坐标为(0,0,h)，光线感应器61中心点R的坐标为(xR,yR,0)，则坐标原点O至太阳S的单位向量表示点R到太阳S的单位向量表示和点R到接收点A的单位向量表示可表示为：
在和所形成的平面中，和的夹角记为β，则有
设定日镜单位法向量为则由向量的加法运算可知：
则
记当前定日镜单位法向量的向量表示为
化简P1、P2、P3、P4，并将化简结果与式P5比对，从而确定定日镜100的调整信息数据；
S3：若干光线判断器63的中心处理器632分别将计算所得的调整信息传输给中央处理器200，中央处理器200提取出中位数，下达指令给第一卷扬器36、第二卷扬器37以及马达4；
S4：重复步骤S1、S2、S3，直到计算所得的的调整信息为0。以保证定日镜100最大程度反射光线到二次聚光装置5，再由二次聚光装置5经折射后汇集到集热器11上，更加充分利用能源。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。