CN114046964A - 一种塔式定日镜反射率的预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塔式定日镜反射率的预测方法，包括如下步骤：定日镜的调整与清洗，初始反射率和初始像素值的测量，建立反射率和对应的像素值之间的对应关系，利用反射率和像素值之间的对应关系，进行定日镜反射率的预测。本发明所公开的预测方法在夜间利用LED光源和校验相机进行反射率的测量，不影响白天定日镜的正常工作，可以保证电站高效运行，使利润最大化。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电领域，特别涉及一种塔式定日镜反射率的预测方法。
背景技术
太阳能光热发电作为新能源利用的一个重要方向，因其可储能，可调峰，可连续稳定发电，清洁无污染等特点，逐渐被人们所重视并大力发展。依照聚焦方式及结构的不同，太阳能光热电站可分为塔式，槽式，碟式，菲涅尔式。在塔式太阳能发电系统中，太阳直接辐射通过定日镜收集并反射到吸热塔，利用汇集的太阳能热加热传热介质，传热介质经过换热器后产生高温蒸汽，从而带动汽轮机发电产生电能。
定日镜的反射率可以直接影响塔式太阳光热电站的发电效率。准确地评估定日镜的反射率大小，从而对定日镜表面进行及时清洁，是光热电站高效发电和平稳运行，以及节约光热电站运维成本的重要保障。
当前用于定日镜反射率测量需要手持反射计在晴朗的白天对每个定日镜进行测量，该方法费时，人工成本较高，且只能在白天进行，此操作会影响镜场正常工作运行。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种塔式定日镜反射率的预测方法，以达到在夜间进行反射率的测量，不影响白天定日镜的正常工作，保证电站高效运行，使利润最大化的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种塔式定日镜反射率的预测方法，包括如下步骤：
步骤一，定日镜的调整与清洗：
选择晴朗的夜晚打开位于照明塔上的LED光源，同时开启镜场的控制系统，在镜场中选出一定数量的定日镜，调整其姿态角，以保证将LED光源发出的光反射到校验塔上的校验相机；然后对选定的定日镜进行清洁；
步骤二，初始反射率和初始像素值的测量：
清洁后，利用光强计测量照射到定日镜上的LED光源的入射光强度Iinc，然后利用光强计测量由定日镜反射后的反射光强度Iref，因此，定日镜的镜面反射率I＝Iref/Iinc；取选定的定日镜的初始反射率的平均值作为初始平均反射率I0；
同时，利用控制系统发出指令让校验相机对定日镜进行拍照，校验相机将镜面光斑信息转换成数值图像，然后自动传回到分析系统，对校验相机捕捉到的数值图像进行分析，记录其初始像素值P，取选定的定日镜的初始像素值的平均值作为初始平均像素值P0；
步骤三，建立反射率和对应的像素值之间的对应关系：
让镜场运行若干天后，仍然选择晴朗的夜晚测量选定的定日镜的平均反射率和平均像素值，记为(I1，P1)；重复此操作N次，得到N次测量的平均反射率和对应的平均像素值(I2，P2)，(I3，P3)，…，(IN，PN)，分别计算N次测量的反射率平均值Iaverage和像素值平均值Paverage；
步骤四，定日镜反射率的预测：
根据定日镜被清洁后第K天的像素值Pk，预测定日镜被清洁后第K天的反射率Ik：
上述方案中，选定的定日镜的数量为100。
上述方案中，N≥50。
通过上述技术方案，本发明提供的一种塔式定日镜反射率的预测方法具有如下有益效果：
(1)本发明建立了定日镜镜面初始反射率与定日镜镜面光斑数值图像像素值之间的关系，开发了镜面反射率预测算法，最大限度地减少反射率测量次数，节省人力成本。可以帮助操作人员进行镜场优化清洗计划。
(2)本发明在建立反射率计算方法后，可以在夜间对定日镜进行拍照，获得像素值，并对镜面反射率进行测量，不用干扰和影响镜场在白天的正常运行。
(3)本发明可以利用镜场控制系统控制校验相机对定日镜的反射率进行自动检测，发现定日镜反射率低于一定阈值时，即可进行报警，工作人员即可对该定日镜进行清洗，此方法操作方便，简单快速。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种塔式定日镜反射率的预测方法流程图；
图2为本发明实施例所公开的一种镜场、校验相机和LED光源的布置平面图；
图3为LED光源、定日镜、校验相机工作示意图。
图中，1、吸热塔；2、镜场；3、校验相机；4、LED光源；5、照明塔；6、校验塔；7、定日镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种塔式定日镜反射率的预测方法，针对一种小型定日镜(长2.03米，宽1.07米，厚度3毫米)在夜间的反射率测量方法进行详细说明，如图1所示，包括如下步骤：
步骤一，定日镜的调整与清洗：
本发明针对的镜场布置如图2所示，镜场围绕在吸热塔1的周围，LED光源和校验相机位于镜场2的外侧，LED光源4安装于照明塔5顶部，校验相机3安装于校验塔6顶部。
选择晴朗的夜晚打开位于照明塔5上的LED光源4，同时开启镜场的控制系统，在镜场中选出100个定日镜7，调整其姿态角，如图3所示，以保证将LED光源4发出的光反射到校验塔6上的校验相机；然后对选定的定日镜7进行清洁，保证可以测量到其无任何污染情况下的反射率值，即镜面初始的反射率；
步骤二，初始反射率和初始像素值的测量：
清洁后，工作人员手持光强计测量照射到定日镜7上的LED光源4的入射光强度，记为Iinc，由于LED光源4光照射到定日镜7镜面后会产生反射光，接下来利用光强计测量由定日镜7反射后的反射光强度，记为Iref，由于镜面反射率是单位时间内从镜面单位面积上反射光所带走的能量与入射光入射的能量之比，能量之比等于光强之比，故反射率即为反射光强度与入射光强度之比。反射率＝反射光强度/入射光强度。因此，定日镜7的镜面反射率I＝Iref/Iinc；取选定的100个定日镜7的初始反射率的平均值作为初始平均反射率I0；
同时，利用控制系统发出指令让校验相机对定日镜7进行拍照，校验相机将镜面光斑信息转换成数值图像，然后自动传回到分析系统，对校验相机捕捉到的数值图像进行分析，记录其初始像素值P，取选定的100个定日镜7的初始像素值的平均值作为初始平均像素值P0；
选取100个定日镜7进行测量是为了将由个体定日镜7产生的测量误差降低到最小，以确保计算结果的准确性。
步骤三，建立反射率和对应的像素值之间的对应关系：
让镜场运行若干天后，仍然选择晴朗的夜晚测量选定的定日镜7的平均反射率和平均像素值，记为(I1，P1)；重复此操作N次；得到N次测量的平均反射率和对应的平均像素值(I2，P2)，(I3，P3)，…，(IN，PN)，分别计算N次测量的反射率平均值Iaverage和像素值平均值Paverage；
重复测量N次，使得定日镜7在不同的天气情况下运行若干天，并取多次测量的平均值，可以测量由于天气情况造成的不同定日镜7反射率下，定日镜7反射率和校验相机记录的数值图像像素值之间的对应关系。
步骤四，定日镜反射率的预测：
根据定日镜7被清洁后第K天校验相机测得的像素值Pk，预测定日镜7被清洁后第K天的反射率Ik：
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种塔式定日镜反射率的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，定日镜的调整与清洗：
选择晴朗的夜晚打开位于照明塔上的LED光源，同时开启镜场的控制系统，在镜场中选出一定数量的定日镜，调整其姿态角，以保证将LED光源发出的光反射到校验塔上的校验相机；然后对选定的定日镜进行清洁；
步骤二，初始反射率和初始像素值的测量：
清洁后，利用光强计测量照射到定日镜上的LED光源的入射光强度Iinc，然后利用光强计测量由定日镜反射后的反射光强度Iref，因此，定日镜的镜面反射率I＝Iref/Iinc；取选定的定日镜的初始反射率的平均值作为初始平均反射率I0；
同时，利用控制系统发出指令让校验相机对定日镜进行拍照，校验相机将镜面光斑信息转换成数值图像，然后自动传回到分析系统，对校验相机捕捉到的数值图像进行分析，记录其初始像素值P，取选定的定日镜的初始像素值的平均值作为初始平均像素值P0；
步骤三，建立反射率和对应的像素值之间的对应关系：
让镜场运行若干天后，仍然选择晴朗的夜晚测量选定的定日镜的平均反射率和平均像素值，记为(I1，P1)；重复此操作N次，得到N次测量的平均反射率和对应的平均像素值(I2，P2)，(I3，P3)，…，(IN，PN)，分别计算N次测量的反射率平均值Iaverage和像素值平均值Paverage；
步骤四，定日镜反射率的预测：
根据定日镜被清洁后第K天的像素值Pk，预测定日镜被清洁后第K天的反射率Ik：
2.根据权利要求1所述的一种塔式定日镜反射率的预测方法，其特征在于，选定的定日镜的数量为100。
3.根据权利要求1所述的一种塔式定日镜反射率的预测方法，其特征在于，N≥50。
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