CN105650908A - 一种用于光热发电的光线偏离监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于光热发电的光线偏离监测装置，包括光热接收装置和用于将太阳光反射至光热接收装置上的反射聚光装置；光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件。利用该光线偏离监测装置实现了对反射聚光装置聚集光线的实时监控，从而确定反射聚光装置聚集的光线是否发生偏移，从而及时调整反射聚光装置的位置，进而保证光热接收装置的光线接收量。

Description

一种用于光热发电的光线偏离监测装置

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种用于光热发电的光线偏离监测装置。

背景技术

光热发电系统中的太阳能光热利用装置包括光热接收装置和反射聚光装置，反射聚光装置将太阳光反射聚焦于光热接收装置上，通过该光热接收装置将太阳能转换为热能或电能。

为增大光热接收装置的光线接收量，反射聚光装置实施跟踪太阳光运动，根据太阳光在一天不同时刻的位置变化，调整反射聚光装置的位置，将更多太阳光线汇聚至光热接收装置上，但由于反射聚光装置跟踪精度的误差，部分光线偏离光热接收装置导致这部分光线无法被光热接收装置接收。

当反射聚光装置为线性聚光装置时，光热接收装置为线性聚光装置对应的光热接收装置，如图1所示，图1给出了线性聚光装置对应的光热接收装置的结构示意图，其中，虚线区域表示某一时刻线性聚光装置聚集的光线，此时经线性聚光装置聚集的光线均汇聚于光热接收装置上，但当线性聚光装置无法精确跟踪太阳光时，如图2、图3所示，此时，虚线区域表示某一时刻线性聚光装置聚集的光线，其中一部分光线汇聚于光热接收装置上，一部分光线则偏离光热接收装置。由图2、图3中可以看出，线性聚光装置聚集的光线沿与光热接收装置延伸方向相垂直的方向偏离，将其定义为纵向方向，如图2、图3中所示的A方向。为避免线性聚光装置聚集的光线偏离光热接收装置，可调整线性聚光装置的位置，从而使线性聚光装置聚集的光线沿纵向方向变化，即将该纵向方向定义为光调整轴线。

当反射聚光装置为点聚光装置时，光热接收装置为点聚光装置对应的光热接收装置，如图4所示，图4给出了点聚光装置对应的光热接收装置的结构示意图，其中，虚线区域表示某一时刻点聚光装置聚集的光线，此时经反射聚光装置聚集的光线均汇聚于光热接收装置上，但当反射聚光装置无法精确跟踪太阳光时，如图5、图6所示，此时，虚线区域表示某一时刻反射聚光装置聚集的光线，其中一部分光线汇聚于光热接收装置上，一部分光线则偏离光热接收装置。由此可以看出，点聚光装置聚集的光线可沿与光热接收装置延伸方向相垂直的方向偏离，将其定义为纵向方向，如图5所示的A方向，也可沿与纵向方向垂直的方向偏离，即定义为横向方向，如图6所示的B方向。为避免点聚光装置聚集的光线偏离光热接收装置，可调整点聚光装置的位置，从而使点聚光装置聚集的光线沿纵向方向和横向方向变化，即将该纵向方向和横向方向亦定义为光调整轴线。

然而，现有技术中没有公开可实时监控反射聚光装置聚集光线的装置，无法确定反射聚光装置聚集的光线何时偏离光热接收装置，无法及时调整反射聚光装置的位置，从而减少了光热接收装置的光线接收量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光热发电的光线偏离监测装置，实现了对反射聚光装置聚集光线的实时监控，确定反射聚光装置聚集的光线是否发生偏移，从而及时调整反射聚光装置的位置，进而保证光热接收装置的光线接收量。

本发明提供的一种用于光热发电的光线偏离监测装置，包括光热接收装置和用于将太阳光反射至所述光热接收装置上的反射聚光装置；所述光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件。

进一步地，所述反射聚光装置为线性聚光装置，所述光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的所述受光构件。

进一步地，所述反射聚光装置为点聚光装置，所述光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的所述受光构件，且所述光热接收装置沿横向方向两端的外侧对称设置所述受光构件。

进一步地，所述受光构件为光电传感器。

优选地，所述受光构件为光伏电池板。

进一步地，所述光热接收装置延伸方向的一端与所述光伏电池板的负极相连，所述光热接收装置延伸方向的另一端与逆变器相连，所述逆变器与所述光伏电池板的正极相连。

与现有技术相比，本发明的用于光热发电的光线偏离监测装置通过在光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件，实现了对反射聚光装置聚集光线的实时监控，确定反射聚光装置聚集的光线是否发生偏移，从而及时调整反射聚光装置的位置，进而保证光热接收装置的光线接收量。

进一步地，当反射聚光装置为线性聚光装置时，通过在光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的所述受光构件，可实时对线性聚光装置聚集光线的监控，及时监测聚集光线的偏离。

进一步地，当反射聚光装置为点聚光装置时，通过在光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的所述受光构件，且所述光热接收装置沿横向方向两端的外侧对称设置所述受光构件，可实时对点聚光装置聚集光线的监控，及时监测聚集光线的偏离，从而及时调整点聚光装置的位置，进而保证光热接收装置的接收光线量。

进一步地，受光构件可为光电传感器，可及时感应经反射聚光装置反射偏离光热接收装置的光线，从而及时调整反射聚光装置的位置。

优选地，受光构件可为光伏电池板，可根据光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置的光伏电池板的输出电流强度判断经反射聚光装置反射的光线何时偏离光热接收装置，并可判断光线偏离的程度和方向，从而及时调整反射聚光装置的位置。此外，光伏电池板还可接收经反射聚光装置反射后的散射光线，利用散射光线和/或偏离光线进行光伏发电。

进一步地，光热接收装置延伸方向的一端与光伏电池板的负极相连，光热接收装置延伸方向的另一端与逆变器相连，逆变器与光伏电池板的正极相连。通过上述设置方式，采用光热接收装置代替光伏电池板输出电流所用的电缆，减少光伏电池板电量输出所需电缆，简化结构、降低成本。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1至图6为现有技术中光热接收装置的结构示意图。

图7为本发明实施例二提供的用于光热发电的光线偏离监测装置的结构示意图。

图8、图9为本发明实施例三提供的用于光热发电的光线偏离监测装置的结构示意图。

附图说明：

1-反射聚光装置，2-光热接收装置，3-受光构件，4-集热管，5-二次聚光装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例的用于光热发电的光线偏离监测装置，包括光热接收装置和用于将太阳光反射至光热接收装置上的反射聚光装置，该光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件。

工作过程中，通常是反射聚光装置实时跟踪太阳光运动，并将太阳光线聚焦在光热接收装置上。同时，根据太阳光在一天不同时刻的位置变化，调整反射聚光装置的位置，从而使得反射聚光装置反射的太阳光线的始终聚焦于光热接收装置上。在实际应用中，当反射聚光装置精确跟踪太阳时，将太阳光线精确聚焦于光热接收装置上，但由于经反射聚光装置反射的光线在传输过程中受到空气中微粒的影响发生散射，此时，光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件感应到散射光线的光照强度，从而能够获得第一组数据。当反射聚光装置跟踪精度出现误差时，太阳光聚焦位置发生偏移。此时上述相对称设置的两个用于感应光照强度的受光构件通过感应光照强度，从而能够获得第二组数据。通过光线的强度会随着远离太阳光线聚焦位置而降低的规律，对第一组数据和第二组数据进行比对分析，便可得到太阳光线聚焦位置是否发生偏移，偏移方向等数据，当确定了太阳光线聚焦位置偏离光热接收装置时，便可及时调整反射聚光装置的位置。因此，将光线偏离的方向定义为光调整轴线，通过在光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件，实现了对反射聚光装置聚集光线的实时监控，从而确定反射聚光装置聚集的光线是否发生偏移，从而及时调整反射聚光装置的位置，进而保证光热接收装置的光线接收量。

上述所述的用于感应光照强度的受光构件可为光电传感器或光伏电池板，当受光构件为光电传感器时，光电传感器检测到偏离光热接收装置的光照强度时，光电传感器输出信号，表明此时经反射聚光装置反射的光线存在部分偏离光热接收装置的现象，则需对反射聚光装置的位置进行调整，使经其反射的光线重新聚集于光热接收装置上。当受光构件为光伏电池板时，光伏电池板在接收经反射聚光装置反射未聚集于光热接收装置上的偏离光线进行光伏发电的同时，还可通过光伏电池板的输出电流检测到此时存在部分光线偏离光热接收装置，从而对反射聚光装置的位置及时调整，使得经反射聚光装置反射的光线重新聚集于光热接收装置上。需要说明的是，即使经反射聚光装置反射的太阳光线均聚集于光热接收装置上，但由于光线在空气的传输过程中，受到空气中粉尘微粒的影响，经反射聚光装置反射的光线部分发生散射，该部分散射光线偏离光热接收装置，经光伏电池板的作用，利用该部分散射光线进行光伏发电，从而很大程度上提高了太阳光利用率，提高太阳光发电效率。

此外，光热接收装置延伸方向的一端与光伏电池板的负极相连，光热接收装置延伸方向的另一端与逆变器相连，逆变器与光伏电池板的正极相连，通过上述设置方式，采用光热接收装置代替光伏电池板输出电流所用的电缆，减少光伏电池板电量输出所需电缆，简化结构、降低成本。

需要说明的，本实施例中的受光构件并不局限于上述所述的结构，任何可用于感应光照强度的受光构件都在本实施例的范围之中。

实施例二

本实施例的用于光热发电的光线偏离监测装置，包括光热接收装置和用于将太阳光反射至光热接收装置上的反射聚光装置，光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件。其中的反射聚光装置为线性聚光装置，光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件。

其中，光热接收装置可为集热管，也可包括集热管及二次聚光装置，当光热接收装置为集热管时，集热管沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件，当光热接收装置包括集热管及二次聚光装置时，太阳光经反射聚光装置反射，一部分光线直接反射至集热管上，一部分光线则反射至二次聚光装置上，再经二次聚光装置重新反射至集热管上，为避免受光构件对光线的遮挡，可在二次聚光装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件，达到监测光线偏离的目的。

如图7所示，光热接收装置2包括集热管4及二次聚光装置5，太阳光经反射聚光装置1反射，一部分光线直接反射至集热管4上，一部分光线则反射至二次聚光装置5上，再经二次聚光装置5重新反射至集热管4上，为增大光热接收装置2的光线接收量，反射聚光装置1实时跟踪太阳光运动，但由于反射聚光装置1跟踪精度的误差，部分光线偏离光热接收装置2导致这部分光线无法被光热接收装置2接收。由于本实施例采用的反射聚光装置1为线性聚光装置，光热接收装置2为线性聚光装置对应的光热接收装置2，经线性聚光装置反射的光线在光热接收装置2上形成线聚焦，当由于线性聚光装置的跟踪精度或光线传输过程中的散射导致经线性聚光装置反射的光线部分偏离光热接收装置2时，该部分偏离光线则沿与光热接收装置2的延伸方向相垂直的方向偏离，即如图7中所示的偏离光线则沿与二次聚光装置5或沿与集热管4的延伸方向相垂直的方向偏离，即本实施例中所述的纵向即定义为与光热接收装置2的延伸方向相垂直的方向。通过在光热接收装置2沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件3，可及时监测经反射聚光装置1反射偏离光热接收装置2的光线强度，其监测过程与实施例一中描述的一致，以便及时调整光热接收装置2的位置，使得经反射聚光装置1反射的偏离光线重新聚集于光热接收装置2上。

本实施例中的受光构件3可为光电传感器或光伏电池板，当受光构件3为光电传感器时，光电传感器检测到偏离光热接收装置2的光照强度，其监测过程与实施例一中描述的一致，通过光电传感器输出数据的对比，确定经反射聚光装置1反射的光线存在部分偏离光热接收装置2的现象，则需对反射聚光装置1的位置进行调整，使经其反射的光线重新聚集于光热接收装置2上。当受光构件3为光伏电池板时，光伏电池板在接收经反射聚光装置1反射未聚集于光热接收装置2上的偏离光线进行光伏发电的同时，还可通过光伏电池板的输出电流检测到光线偏离光热接收装置2，从而对反射聚光装置1的位置及时调整，使得经反射聚光装置1反射的光线重新聚集于光热接收装置2上。需要说明的是，即使经反射聚光装置1反射的太阳光线均聚集于光热接收装置2上，但由于光线在空气的传输过程中，受到空气中粉尘微粒的影响，经反射聚光装置1反射的光线部分发生散射，该部分散射光线偏离光热接收装置2，经光伏电池板的作用，利用该部分散射光线和/或偏离光线进行光伏发电，从而很大程度上提高了太阳光利用率。

此外，光热接收装置2延伸方向的一端与光伏电池板的负极相连，光热接收装置2延伸方向的另一端与逆变器相连，逆变器与光伏电池板的正极相连，通过上述设置方式，采用光热接收装置2代替光伏电池板输出电流所用的电缆，减少光伏电池板电量输出所需电缆，简化结构、降低成本。

需要说明的是，本实施例中的受光构件3并不局限于上述所述的结构，任何可用于感应光照强度的受光构件3都在本实施例的范围之中。

实施例三

本实施例的用于光热发电的光线偏离监测装置，包括光热接收装置和用于将太阳光反射至光热接收装置上的反射聚光装置，光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件。其中，反射聚光装置为点聚光装置，该光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件，且该光热接收装置沿横向方向两端的外侧对称设置受光构件。

如图8所示，由于本实施例采用的反射聚光装置为点聚光装置，光热接收装置2为点聚光装置对应的光热接收装置2，经点聚光装置反射的光线在光热接收装置2上形成点聚焦，当由于点聚光装置的跟踪精度或光线传输过程中的散射导致经点聚光装置反射的光线部分偏离光热接收装置2时，该部分偏离光线有时可能沿与光热接收装置2的延伸方向偏离，即本实施例中所述的横向方向，有时也可能沿与光热接收装置2的延伸方向相垂直的方向偏离，即本实施例中所述的纵向方向。通过在光热接收装置2沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件3，且该光热接收装置2沿横向方向两端的外侧对称设置受光构件3，可及时监测经点聚光装置反射后偏离光热接收装置2的光线强度，其监测过程与实施例一中描述的一致，以便及时调整光热接收装置2的位置，使得经反射聚光装置反射的偏离光线重新聚集于光热接收装置2上。

如图9所示，本实施例的反射聚光装置1为点聚光装置，点聚光装置可为定日镜，光热接收装置2为塔式光热发电中的光热接收装置2，太阳光线经定日镜反射至光热接收装置2上，实施光热发电，通过在光热接收装置2沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件3，且该光热接收装置2沿横向方向两端的外侧对称设置受光构件3，可及时监测经定日镜反射偏离光热接收装置2的光线强度，其监测过程与实施例一中描述的一致，实现了对反射聚光装置1聚集光线的实时监控，从而确定反射聚光装置1聚集的光线是否发生偏移，从而及时调整反射聚光装置1的位置，进而保证光热接收装置2的光线接收量。

本实施例中的受光构件3也可为光电传感器或光伏电池板或其他用于感应光照强度的受光构件3，其中，受光构件3为光电传感器时的监测光线偏离的过程与实施例二中的描述相同，受光构件3为光伏电池板时的监测光线偏离或利用偏离光线进行光伏发电的过程与实施例二中的描述相同，在此均不作赘述。

最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于光热发电的光线偏离监测装置，其特征在于，包括光热接收装置和用于将太阳光反射至所述光热接收装置上的反射聚光装置；所述光热接收装置沿光调整轴线的两端的外侧对称设置用于感应光照强度的受光构件。

2.根据权利要求1所述的用于光热发电的光线偏离监测装置，其特征在于，所述反射聚光装置为线性聚光装置，所述光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的所述受光构件。

3.根据权利要求1所述的用于光热发电的光线偏离监测装置，其特征在于，所述反射聚光装置为点聚光装置，所述光热接收装置沿纵向方向两端的外侧对称设置用于感应光照强度的所述受光构件，且所述光热接收装置沿横向方向两端的外侧对称设置所述受光构件。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于光热发电的光线偏离监测装置，其特征在于，所述受光构件为光电传感器。

5.根据权利要求1至3任一项所述的用于光热发电的光线偏离监测装置，其特征在于，所述受光构件为光伏电池板。

6.根据权利要求5所述的用于光热发电的光线偏离监测装置，其特征在于，所述光热接收装置延伸方向的一端与所述光伏电池板的负极相连，所述光热接收装置延伸方向的另一端与逆变器相连，所述逆变器与所述光伏电池板的正极相连。