[发明专利]一种太阳能热发电之聚光集热系统的光学效率分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是太阳能热发电领域，具体的说，是一种一种太阳能热发电之聚光集热系统的光学效率分析方法。

背景技术

槽式太阳能热发电是一种基于太阳能的热发电技术，而太阳能则属于国家提倡的低能耗、低排放、清洁、无污染、廉价的新兴能源，其开发前景十分广泛。槽式太阳能热发电系统是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，聚焦太阳直射光，加热真空集热管里面的工质，产生高温，再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。在槽式热发电系统中，聚光、集热系统非常重要，它在很大程度上决定了系统的效率，如何保证聚光集热系统的高效率成为整个系统的关键。

基于光线反射定律，对于理想抛物面镜，太阳光垂直入射的情况下，光线会汇聚到抛物线的焦点位置。但是，实际产品中，聚光支架与抛物面镜不可能是一个理想的抛物面，因此，我们需要有一套实而有效的分析方法来分析实际中槽式太阳能热发电的聚光集热系统光吸收效率，并对其进行评估。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中对大型槽式太阳能热发电系统的聚光、集热系统的光吸收效率分析困难，提供一种便捷、行之有效的、科学的光吸收效率分析方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

    一种太阳能热发电之聚光集热系统的光学效率分析方法，包括以下步骤：

（1）基于现有的照相测量技术，通过标定相机拍摄抛物面反射镜，以获取抛物面反射镜的三维数字化模型；

（2）将抛物面反射镜的三维数字化模型导入计算机，得出抛物面反射镜的图形参数；

（3）利用抛物面反射镜的图形参数建立抛物面反射镜和集热管的相对位置关系的模型，作为光学效率分析的对象；

（4）通过计算机模拟太阳光线均匀地入射到步骤（3）所建立模型中的抛物面反射镜的表面，经过镜面反射，穿过集热管的玻璃管，投射到集热管的镀膜钢管上；同时，基于光的直线传播原理、反射定律、折射定律，通过计算机对模拟太阳光线进行追踪；

（5）通过步骤（4）所做光线追踪，得出投射到集热管的镀膜钢管上的模拟太阳光线与入射的模拟太阳光线的数量关系，从而获得聚光集热系统的光学效率。

其中，所述步骤（1）中标定相机拍摄出抛物面反射镜的三维数字化模型的具体步骤如下：

（a）在抛物面反射镜上粘贴标记点；

（b）标定相机，确定相机参数；

（c）对抛物面反射镜进行至少两次拍照，并把拍摄图片导入计算机中进行处理，提取骨架点；

（d）通过三维测量系统扫描，对抛物面反射镜进行多视测量；

（E）计算机进行自动拼接，获取抛物面反射镜的面形形体信息；

（F）通过计算机对获取的抛物面反射镜面形形体信息进行分析，从而获取抛物面反射镜的三维数字化模型及空间位置误差信息。

所述步骤（3）的抛物面反射镜的图形参数为静态条件下的图像参数，其与集热管的相对位置为静态条件下的相对位置；或者，所述步骤（3）的抛物面反射镜的图形参数为各种工况下的图像参数，其与集热管的相对位置为各种工况下的相对位置。

所述步骤（C）中对抛物面反射镜拍照时，每次拍摄都需和前一次拍摄的内容至少有一个骨架带点的重叠。

    本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明建立包含聚光器、集热管的分析模型，模拟太阳光入射到模型后形成的聚光图像，从而得到在集热管镀膜钢管表面的太阳光分布情况，不仅方法简单、分析明确，而且通过该方法分析得出的数据，更具科学性；

（2）本发明中的抛物面反射镜的三维数字化模型建立是通过标定相机对其进行拍摄来实现的，其方法是在抛物面反射镜表面粘贴专用的标志点，通过基于图像的三维空间定位方法，获取离散的标志点的三维坐标数据；然后根据这些三维坐标数据并结合面型扫描获得抛物面反射镜表面的三维点云数据，从而得到实际中的抛物面反射镜的空间位置信息；