[发明专利]一种塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构及其跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚光反射镜的布置结构，具体涉及一种塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构及其跟踪方法。

背景技术

太阳能塔式聚光集热电站一般由定日镜、高塔、位于高塔上的接收装置、传热储热系统及发电机等部分组成，由于其聚光倍数高、接收装置可获得较高的集热温度，因而被广泛的推广应用。

其中，定日镜的布置结构一般为在大面积的场地上装有多台定日镜，多台定日镜排布形成定日镜镜场，由于镜场中的各定日镜所处位置不同，并且太阳所处空间位置在高度角和方位角两个维度中各自移动变化，为保证每个定日镜同步跟踪太阳移动，每台定日镜都各自独立采用双轴跟踪系统，即对每台定日镜都各自配有两个维度的跟踪机构，从而使得所有定日镜能够各自跟踪太阳的高度角和方位角转动，将阳光反射到塔顶的汇聚点即接收装置。

一般情况下，塔式定日镜的跟踪驱动机构由一套绕垂直轴旋转的驱动装置和一套绕水平轴旋转的驱动装置构成，由于各定日镜在镜场中的位置都不相同，所以每个定日镜的两轴驱动装置的旋转角度均有不同，并且每个定日镜的两个轴的旋转角度又与太阳的方位角和高度角都相关联，所以控制信号相当复杂，需要随时进行复杂计算并向成千上万的定日镜的两轴发出不同的驱动控制信号。另外，这些定日镜跟踪机构需要有很高的跟踪精度以保证定日镜聚光角度的精度，还需要有很强的结构强度以保证定日镜镜片在大风环境中保持形状和角度不变及不被破坏，该双重要求大大增加了跟踪机构的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，其可大幅简化反射镜跟踪机构的复杂程度，提高其可靠性、降低成本。

本发明的目的在于提供一种聚光系统的聚光反射镜的跟踪方法，其可大幅简化反射镜跟踪机构的复杂程度，提高其可靠性、降低成本。

本发明提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，其包括接收装置周围水平布置的旋转装置和该旋转装置上布置的多个反射构件；并且所述反射构件在所述旋转装置的带动下在水平面内以所述接收装置的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得所有所述反射构件统一跟踪太阳的方位角；所述反射构件包含一个转轴或者是绕虚轴转动的转盘(为简化描述，下文中转轴包含真实转轴或者虚轴)，和与所述转轴相固接的反射镜，所述转轴与水平面和竖直平面均呈固定角度倾斜布置；

其中，所述转轴带动所述反射镜旋转，只需一维旋转即可使得所述反射镜跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至所述接收装置的接收范围内。

进一步地，所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角α，所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角β，所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角δ以及所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角η；通过入射光线向量经所述反射镜反射的反射光线向量所述反射镜的镜面中心的坐标点O以及三个不同的太阳光线对应的高度角度计算确定。

进一步地，通过三个不同的来自正南方向太阳光线的高度角度h₁、h₂、h₃，确定对应高度角度h₁的所述反射镜的法向量对应高度角度h₂的所述反射镜的法向量和对应高度角度h₃的所述反射镜的法向量

通过及确定所述转轴的旋转轴线的向量并且通过所述转轴的旋转轴线的向量确定所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角α，所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角为β，所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角为δ；

再通过所述转轴的旋转轴线的向量和对应任意太阳光线的高度角度h的所述反射镜的法向量确定所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角η。

进一步地，所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角α的计算公式为，

所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角β的计算公式为，

所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角δ的计算公式为，

所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角η的计算公式为，

其中，A为对应高度角度h₁的所述反射镜的法向量模的倒数，B为对应高度角度h₂的所述反射镜的法向量的模的倒数，C为对应高度角度h₃的所述反射镜的法向量的模的倒数，K为对应任意高度角度h的所述反射镜的法向量的模的倒数，E为转轴的旋转轴线的向量的模。