[发明专利]一种用于塔式系统定日镜反射面型调整校正装置及其校正方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，涉及太阳能塔式热发电中定日镜的曲面调整校正，具体地说是一种用于塔式系统定日镜反射面型调整校正装置及其校正方法。

背景技术

在现有的太阳能塔式光热发电领域，多组定日镜将光线会聚到塔顶的集热器上，集热器进行光热转换，将热量传输到后端进行发电。定日镜与集热器的距离根据电厂的规模不同而不同，通常距离在几十米至几百米不等。以北京延庆的1MW电站为例，定日镜距集热器的理论距离在120-300米之间。由于定日镜距离集热器较远，为了保证镜场的集光效率，对定日镜本身的反射镜质量、组装调整及跟踪都有非常高的要求。

为了保证聚焦光斑的会聚精度，要求定日镜的反射镜面是曲率为固定半径R的曲面，R通常大于100米。由于定日镜面积巨大，通常由若干个子镜构成，每个子镜都为曲率为1/R的曲面，这些子镜又组成一个半径为R的球面。如何将各个子镜调整到半径为R的球面上组成定日镜的曲面即为定日镜面型调整。

目前通用的定日镜面型调整办法为：通过太阳光线将定日镜各个子镜的反射光斑聚焦在焦平面附近的接收区，通过CCD或肉眼观测聚焦光斑的形状，将每个子镜的聚焦光斑都调整到接收区的中心位置。使用该方法主要存在的问题如下：

1、球面镜只有在光线沿着球面顶点法线的照射时反射光线的光斑比较规则，当入射角度偏大时，反射光斑是不规则的形状，无法确定其中心位置，这种情况下调整会造成更大的调整误差。

2、该方法在调整过程中，由于太阳光线一直在改变，改了使定日镜聚焦光斑始终在指定位置，其定日镜角度也跟着改变，人员在定日镜上进行调整，存在安全隐患。

3、在调整过程中，CCD和肉眼观测都只能观察光斑的光强度，而不是光斑的热量分布。实际中由于会聚的光斑强度非常高，会看到一个比较大的亮斑，无法辨识该光斑的热量中心，在调整时会造成调整偏差，导致调整精度低，会聚光斑变大，系统效率降低。

4、通常塔式的吸热器要求入射的光强度要尽量平均，在理论设计时都要将会聚光斑尽量均匀，由于实际的调整误差导致无法确定光斑是否与理论设计相符，可能存在个别区域光线过于集中，造成吸热器烧毁的严重后果。

5、该方法在没有太阳的情况下无法进行调整，效率低。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种用于塔式系统定日镜反射面型调整校正装置及其校正方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于塔式系统定日镜反射面型调整校正装置，其特征在于：

包括像靶、与显示设备相连的视频采集器和固定在定日镜立柱上的由多块子镜构成的定日镜；

所述像靶置于所述定日镜的前端预定的位置，距所述定日镜水平距离为D，0m＜D＜50m；

所述视频采集器的镜头正对调整的所述定日镜，所述视频采集器用于观测通过所述定日镜表面反射的所述像靶的虚像。

优选地，所述像靶是由定日镜理想表面曲率利用光线反向追踪的方法制作的。

优选地，所述视频采集器为CCD图像传感器或摄像头。

本发明还公开了一种用于塔式系统定日镜反射面型调整校正装置的校正方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将由定日镜理想表面曲率利用光线反向追踪的方法制作的像靶置于固定有定日镜的定日镜立柱的前端，所述像靶距离所述定日镜的水平距离为D，0m＜D＜50m；

2）设置视频采集器，通过观测所述定日镜表面反射所述像靶的虚像，从而判断所述定日镜上各子镜的角度偏差；

3）调整所述定日镜上的子镜直至所述像靶上的虚像和所述定日镜上的子镜一一对应。

本发明所述的像靶上的图像为具有规律的图片或曲线，对应的每个区域的颜色均不相同且边界清晰；所述的视频采集器为CCD图像传感器、摄像头，不局限于上述的两种，还可为其他视频采集设备。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、调整精度可根据要求进行设计调整。由于像靶的加工基本没有误差，将像靶与定日镜距离适当拉长，则可以提高到需要的精度，通常该距离在10米左右即可以调整精度满足要求；

2、定日镜角度固定，不存在跟踪时潜在的风险：由于视频采集和像靶位置固定，定日镜作为反射装置，也必然固定不动；

3、由于调整精度的提高，吸热器表面的热量分布更接近于理论设计情况，有利于延长吸热器寿命；

4、由于不使用太阳光线，所以没有太阳情况下也可调整，即使在夜间，只要把像靶照亮，也可以进行调整，不受时间限制。

附图说明