[发明专利]一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电系统领域，特别涉及一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统及校准方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，尤其是光热发电技术是继光伏发电技术以后的新兴太阳能利用技术。在几种光热发电技术中，塔式太阳能热发电是采用大量的定日镜将太阳光聚集到设置在吸热塔顶的吸热器上，加热工质，产生蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。其中，定日镜追日运动和校准是塔式太阳能热发电的关键技术之一，整个定日镜场由成千上万面定日镜组成，每面定日镜都由一个定日镜控制器控制，进行独立、分散控制。然而，由于定日镜数量庞大，造成现有的定日镜校准系统成本高昂，且校准动作较慢。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统。本发明通过以下技术方案实现：

一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统，包括：

至少一个定日镜，用于反射由校准光源发出的光线；

至少一个能量接收器，用于接收定日镜反射的光线；

至少一个图像传感器，采集至少一个定日镜的反射光斑图像；

第一控制单元，连接每一定日镜，用以控制定日镜的驱动电机按照预定路径转动，使定日镜的反射光斑落入图像传感器的采集范围内；

第二控制单元，连接图像传感器以及第一控制单元，根据图像传感器获得的反射光斑图像，协调第一控制单元微调定日镜的姿态，使反射光斑位于定日镜的指定位置，并记录定日镜此时的姿态信息，根据定日镜的位置以及姿态信息计算所需校准的运动模型参数。

较佳的，第二控制单元协调第一控制单元微调定日镜的姿态包括：

控制定日镜方位轴、高度轴以一定的步长回转动作；方位轴、高度轴的动作历程S_d由包括采样历程时间T、采样精度误差限ε、全场定日镜间相互协调运营优化因子δ在内的因素确定的采样目标函数J＝f(T,ε,δ,…)来确定，即S_d为使得目标函数J最优的一个取值。

较佳的，图像传感器为固定安装姿态或可变安装姿态。

较佳的，校准光源为太阳光或人工光源。

较佳的，图像传感器设置于具有隔热、防水、反光功能的防护机构内，并且，防护机构的至少一个侧面上设置有透光镜，用于图像传感器采集定日镜的反射光斑。

较佳的，透光镜为吸收型或反射型光减弱透光镜。

较佳的，第一控制单元与第二控制单元的时间同步。

本发明另提供一种塔式太阳能发电系统定日镜校准方法，根据上述塔式太阳能发电系统定日镜校准系统，执行步骤：

S1、第一控制单元控制定日镜的驱动电机按照预定路径转动，使定日镜的反射光斑落入图像传感器的采集范围内；

S2、图像传感器采集反射光斑图像；

S3、第二控制单元根据图像传感器获得的反射光斑图像，协调述第一控制单元微调定日镜的姿态，使反射光斑位于定日镜的指定位置，并记录定日镜此时的姿态信息；

S4、根据定日镜需要校准的模型参数的个数n，重复步骤S1至S3至少n/2次，获得n/2个采样样本；

S5、第二控制单元根据定日镜的位置以及姿态信息计算所需校准的运动模型参数，并保存至描述不同定日镜运动模型的数据库中，由已经获得所需校准运动模型参数的定日镜，同时根据太阳能发电系统所处的地理位置，能量接收器的位置，系统运营时间，太阳角度，即可计算整个太阳能发电场中每个定日镜在任何时刻将反射目标位置设置为能量接收器表面时的姿态，从而实现对定日镜的校准。

较佳的，第二控制单元协调第一控制单元微调定日镜的姿态包括：

控制定日镜方位轴、高度轴以一定的步长回转动作；方位轴、高度轴的动作历程S_d由包括采样历程时间T、采样精度误差限ε、全场定日镜间相互协调运营优化因子δ在内的因素确定的采样目标函数J＝f(T,ε,δ,…)来确定，即S_d为使得目标函数J最优的一个取值。

较佳的，第一控制单元与第二控制单元的时间同步。

本发明通过对图像传感器捕获图像进行实时分析确定出定日镜与光斑相对位置关系及对应的定日镜姿态信息，结合图像传感器绝对位置信息、太阳角度对定日镜运动模型进行校准，其校准精度高、系统误差小、校准速度快、系统运行成本低。

附图说明

图1所示的是本发明校准系统的结构示意图；

图2所示的是本发明图像传感器的侧视图；