[发明专利]一种塔式太阳能热发电站定日镜的调度方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热发电领域，涉及一种塔式太阳能热发电站中的定日镜的控制方法，具体涉及一种控制定日镜投射到吸热器上的调度方法。

技术背景

定日镜场是塔式太阳能热发电站的重要组成部分，是由众多定日镜组成的定日镜群，用于将太阳光反射到塔的吸热器上。现有的塔式太阳能电站，通常是通过开环或者闭环的控制方法，使定日镜随着太阳位置的变动调整角度，实时将光斑投射到吸热器表面；通过对吸热器表面光斑的监测或者定日镜自身的校准系统，确定定日镜将反射太阳光形成的光斑投射到吸热器表面上的位置。然而，仅仅确保定日镜对太阳的跟踪，还是不足够的。塔式太阳能电站，通常具有数量庞大的定日镜，不同位置的定日镜，在不同的时间，投射到吸热器表面的光斑大小和强度都不相同，另外还有比如云层遮挡等等原因，都会导致吸热器表面不同位置的温度，经常处于变化中，如果某个时刻投射到吸热器表面某处的光能过多，就可能造成吸热器表面局部过热，严重的可能引起设备故障。塔式太阳能热发电站要保证电站的长期正常运行，就要保证吸热器的安全，就要在追日跟踪之外，对定日镜设计额外的调度方法，这在塔式太阳能热发电站的定日镜控制技术中，是至关重要的难题。

发明内容

本发明的目的在于针对塔式太阳能热发电站定日镜反射到吸热器上的能量可能导致吸热器局部过热的问题，提供一种调度定日镜反射到吸热器表面的位置，控制能量分布的定日镜调度方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种塔式太阳能热发电站定日镜的调度方法，包括集热塔，集热塔顶部设置吸热器，围绕集热塔设置有复数个将太阳光反射到吸热器表面的定日镜组成定日镜场，所述吸热器表面划分为若干网格状的吸热区域，所述定日镜场划分为若干个定日镜组，每个定日镜组包含若干个定日镜，所述吸热器表面的各吸热区域与定日镜组一一对应，各定日镜组中的定日镜反射目标为对应吸热区域的几何中心，各吸热区域均设有独立的温控装置，当某吸热区域温控装置监测到信号超过设定值，将该吸热区域对应的定日镜组中的若干定日镜反射目标调度到设定范围内的邻近吸热区域。通过对吸热器表面吸热区域、定日镜组的划分和对应，使吸热器表面的能量能处于平均分布的效果，并可以对单独吸热区域进行定点监控，当由于某些不可控因素，如一些定日镜光斑超出对应吸热区域范围导致周边吸热区域能量过高等问题，导致吸热区域温度过高或者温度升高速度过快时，能对定日镜组内的定日镜进行调整反射目标，进行能量分流。

作为优选，所述定日镜组划分每隔一段时间进行重新计算划分，计算t时刻各定日镜反射到吸热器表面的能流密度，根据各定日镜能流密度划分定日镜组，使各吸热区域之间能流密度均匀分配。不同时间段的日照强度有所区别，因此定时对定日镜组进行重新划分，保证能量分布均匀。而同一时间段中的日照变化产生的影响可以通过温控装置进行调节。

作为优选，所述各定日镜组均具有一个或几个基准定日镜，各基准定日镜和吸热区域对应关系恒定，定日镜组划分界限在相邻两组的基准定日镜之间划定。对定日镜组的划分范围进行基本定位，保证基准定日镜和对应吸热区域之间具有较佳的反射角度，而基准定日镜周边的定日镜可以理论上认为与基准定日镜具有相同的光照和反射情况，以基准定日镜的计算结果为参照。

作为优选，定日镜组划分计算方法如下：某时刻t，计算定日镜n反射到对应吸热区域的能量，其中，DNI(t)为太阳辐射度，S为定日镜反射面积，为余弦效率，为定日镜的反射率（包括受反射镜材料，工艺，表面清洁度影响，短时间内为常数），为定日镜阴影、遮挡损失，为大气透射率，为溢出损失（包括光斑超出对应吸热区域面积的溢出、吸热器边界溢出等）；定日镜场投射到吸热器上表面的总能量，S’为吸热器表面有效面积；则t时刻吸热器表面的能流密度为，每个定日镜组选取基准定日镜作为周围定日镜的代表计算能流密度，单个定日镜投射的能流密度为，其中是定日镜n投射到吸热器表面的光斑大小，根据以上计算，在t时刻吸热器表面某吸热区域对应的定日镜组的定日镜数为。计算结果定日镜数在计算后进行取整，而通过取整造成的定日镜计算数目和实际数目的差距，可以通过定日镜数目较多的定日镜组之间进行调剂。定日镜反射到对应吸热区域之外或者溢出吸热器边界的部分等不可控因素在计算过程中采用系数进行平衡，使计算结果能从理论上满足能量均匀分布的需求，而不可控因素造成的影响可以利用温控装置根据实际工作情况进行二次平衡。

作为优选，所述温控装置监测信号包括吸热区域的温度T和温度变化速度值△T，任意一个信号超过设定值均对定日镜进行调度。