[发明专利]太阳能集热器自定向控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热器和/或布置成一排的多个太阳能集热器的朝向控制方法，特别是抛物槽集热器，具有布置在焦线上的集热元件，其中温度和/或流过集热元件的热载体介质收集到的热量会在每个太阳能集热器区域内得到测量，以便与太阳能集热器相互关联，测得的温度值和/或热量值传送至控制单元，由该控制单元控制相应的太阳能集热器的朝向，并在设定的朝向参数，特别是朝向范围和/或朝向行程的范围内，对相应的太阳能集热器进行相对于太阳的定向。本发明同时还涉及一种类似的方法，其中，所述布置成一排的多个太阳能集热器相互配合。

背景技术

太阳能热发电站使用的太阳能是通过吸收器以及在吸收器中流动的热载体介质而吸收的，因此，从太阳发射的热量被用作主要的能量来源。在这种情况下，通过对直接辐射进行聚焦的太阳能热发电站采用的方式是利用反射元件将来自太阳的直接辐射聚集到太阳能吸收器上。这些发电站采用了聚光反射表面，以便将入射的阳光聚集到吸收器上。反射元件和吸收器面向太阳设置。采用此方法的太阳能电厂发电站的集热器阵列一般包括很多个并联和/或串联的抛物槽集热器。

抛物槽集热器包括将阳光聚集到吸收管的凹面镜，其中该吸收管设置在焦线上。根据不同类别，此类集热器的长度从20m至200m不等。聚集的太阳辐射在吸收管内转化为热能，并传送至循环流动的热载体介质内。考虑到成本的原因，该抛物槽一般仅在一条轴线上相对太阳进行定向，因此被布置为南北方向，并在一天内自东向西朝向太阳定向。该朝向可由时间控制，或由太阳能传感器控制。每个独立的集热器的长度可达200m，由多个串联连接的部分组成，以利于热载体介质的流动。每个集热器均包括与之相连的用于定向的驱动器、温度测量仪、确定一天内时间的装置以及朝向探测器。集热器白天一直面向太阳，这可通过光敏传感器或通过一种算法结合能提供集热器位置的位置传感器来实现，其中光敏传感器可生成集热器位置相对于太阳位置的数据，算法则可计算出太阳的位置。当由热载体介质在其可承受范围内吸收的热量达到最大时，太阳能集热器的朝向效果达到最佳。

然而，在设计太阳能集热器的最佳朝向和对准度时存在一些问题。由于集热器的物理尺寸以及与调整集热器相关的机械负载原因，很难将集热器互相完全对准。最佳对准度无法采用几何方式探测到，因为一般太阳能元件的反射镜元件无法与焦线精确对准，并且集热器的各个部分之间也无法达到最佳对准。此外，传感器的对准，包括太阳能传感器和(角度)位置传感器，也可能相对于相应的太阳能集热器产生偏移。再者，并非在任何情况下其初始和最初的对准度都是最佳的。最后，当集热器的各个部分都关于纵轴定向在一条轴线上时，相当大的重量会在集热器的相对较长且独立的各个部分之间移动，这样在朝向偏移的过程中，会导致集热器的某一部分相对于纵轴产生扭转，从而改变各个独立的反射镜对应于焦线和安装在焦线上的吸收器的相对位置。

这些问题和缺陷会使在一根导杆上或电路元件上连接成一排的各个太阳能集热器无法在任何情况下都与太阳实现最佳对准，从而无法在一整天中都能完全朝向太阳。对分别探测到的传感器信号的评估以及对朝向位置的计算无法反应出太阳能集热器整体的最佳位置。在实践中，通过几何方法确定的集热器最佳位置只能达到大致准确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够改进太阳能集热器朝向精度的解决方案。

对于开头部分提到的这类方法，本发明的上述目的是通过下列步骤来实现该方法的：

a)确定各太阳能集热器内收集的热量；

b)按太阳移动方向通过一个增量或按与太阳移动相反方向通过一个减量来修正各太阳能集热器的朝向参数；

c)比较在步骤a)中收集的热量与执行了步骤b)后各太阳能集热器收集的热量；

以及

d)如果步骤c)中检测到的热量大于步骤a)中确定的热量，则将通过增量或减量修正后的朝向参数保存在控制单元内，作为用于各太阳能集热器朝向控制的新标称值。

对于开头部分提到的这类方法，并进一步的使布置成一排的多个太阳能集热器相互配合，则上述目的将通过下列步骤来实现该方法：

a1)确定热载体介质在第一和第二温度测量点之间所具有的第一温差的滑动平均值，该值与第一太阳能集热器相关；

a2)确定热载体介质在两个温度测量点之间所具有的第二温差的滑动平均值，该值与另一个太阳能集热器相关，且所述的两个温度测量点中至少一个温度测量点与第一和/或第二温度测量点不同；