CN210953338U - 用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，包括第一检测体及第二检测体，第一检测体具有既能反射光线又能供光线穿过的第一平面、第二平面及第三平面，第一平面、第二平面、第三平面呈90度布置且相交于一点O；第二检测体具有既能反射光线又能供光线穿过的第四平面，第四平面倾斜布置于所述第一检测体的远离O点的前侧。本实用新型充分利用了光线的反射与透光原理，通过太阳的影像反馈太阳光线的照射方向，太阳影像与塔式太阳能发电系统的集热器对准与否就可以直接判断定日镜聚焦是否准确，检测非常直观、方便，大大节约了检测时间，有利于提高纠偏效率；且本实用新型的结构简单、成本低，便于实现大规模应用。

Description

用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置。

背景技术

太阳能是一种分布密度较小、间歇性和空间分布都在时刻发生变化的能源，与我们生活中熟悉的常规能源有着很大区别，这就对太阳能的收集、利用提出了更高的要求。目前，对太阳能利用最广泛的是太阳能热水器，但是，它只能满足人们的日常生活需求，对水的加热程度有限，而无法满足工业上的高温热水及蒸汽要求。为了满足人们对太阳能热利用的更高要求，要求太阳能集热器能更有效地吸收太阳辐射能。

常见的太阳能热发电方式有碟式、塔式、槽式及线性菲涅尔方式，其中，塔式系统以其规模大、热损耗小和温度高等特点已初步显露出优势。塔式太阳能热发电系统主要由聚光系统，吸、换热系统，储热系统和发电系统四部分组成，其中聚光系统包括反射镜、支撑结构、传动装置和跟踪控制系统。反射镜的作用是收集太阳辐射能并将其汇聚到集热器处，它由按一定方式排列的可绕双轴跟踪的定日镜组成，每个定日镜通过绕轴转动跟踪太阳并将辐射到其表面的太阳能反射到塔顶集热器，完成聚光的目的。塔式太阳能热发电系统采用光-热-电转化的工艺路线，即先将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能。通过跟踪聚光式太阳能高温加热器把介质加热至高温。由高温蒸汽驱动汽轮发电机进行发电，实现高效热电转换。无论从聚光系统的效率、集热效率方面考虑，还是从整个电站的成本角度考虑，在塔式太阳能热电站中的核心部分，就是如何使定日镜精确地自动跟踪太阳转动，使辐射到其表面的太阳能量最大化。

塔式太阳能热发电系统又称集中式系统，它是在很大面积的场地上装有许多台太阳能反射镜，上述提到的定日镜，每台都各自配有跟踪机构，准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的集热器上。集热器上的聚光倍率可超过成百上千倍，在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再用热能进行发电。

由于定日镜由千百面甚至上万面，所以照射在集热器上的太阳光是由成千上万个定日镜反射过来的太阳光叠加而成的。然而，定日镜太多了，总有些定日镜反射过来的太阳光偏离了目标，没有把太阳光反射到集热器上，且难以判断到底是哪一些定日镜反射的太阳光偏离了目标。为了解决这一问题，现有的塔式太阳能热发电系统每运行一段时间后都要进行一次纠偏操作。但是，由于定日镜有成百上千甚至成千上万，做一次纠偏操作，要按顺序对每一个定日镜进行一次操作，非常麻烦，耗时极长。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单、成本低、能快速准确的判断是否需要纠偏的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：包括

第一检测体，该第一检测体具有既能反射光线又能供光线穿过的第一平面、第二平面及第三平面，所述第一平面与第二平面均竖向布置且二者呈90度夹角，所述第三平面水平布置且与第一平面、第二平面均呈90度夹角，所述第一平面、第二平面、第三平面相交于一点O从而形成向后凸出的棱锥结构；以及

第二检测体，所述第二检测体具有既能反射光线又能供光线穿过的第四平面，该第四平面倾斜布置于所述第一检测体的远离O点的前侧，所述第四平面与棱锥结构经过O点的中轴线呈锐角布置。

在上述方案中，所述第一检测体包括能供光线穿过的第一平板、第二平板、第三平板，所述第一平板与第二平板均竖向布置且二者呈90度夹角，所述第三平板水平布置且与第一平板、第二平板均呈90度夹角，所述第一平板、第二平板、第三平板相交于O点，所述第一平板的前侧面和/或后侧面构成所述的第一平面，所述第二平板的前侧面和/或后侧面构成所述的第二平面，所述第三平板的前侧面和/或后侧面构成所述的第三平面。所述第二检测体为第四平板，该第四平板倾斜布置于所述第一检测体的远离O点的前侧，所述第四平板的前侧壁或后侧壁构成所述的第四平面。上述第一平板、第二平板、第三平板、第四平板可以是直接采用碳酸聚脂片、玻璃片、树脂片、尼龙片、亚克力片、偏光片等制作，也可以是在透明基体的任一侧面上涂覆透光、反光材料制作。

为了便于观察，所述第一检测体、第二检测体的上方设置有能观察第一平面、第二平面、第三平面及O点处光斑情况的第一摄像头，该第一摄像头位于第一检测体、第二检测体之间且对应第四平面布置。所述第一摄像头捕获图像信号的方向与棱锥结构经过O点的中轴线相垂直。设置上述第一摄像头，可直接通过摄像头观察光斑位置，也可以将摄像头与控制系统连接，自动判断光斑位置，更为方便。

作为另一种方案，所述第一检测体与第二检测体成形为一体且构成整体的实体结构，该实体结构由透明或半透明材料制成，还包括设于第一检测体后侧的既能反射光线又能供光线穿过的第三检测体，所述第三检测体的前侧向内凹陷形成能将棱锥结构包覆其中的棱锥形腔，所述第三检测体的后侧具有与棱锥形腔开口所在平面相平行的第五平面。所述棱锥形腔具有能分别与第一平面相贴合的第六平面、与第二平面相贴合的第七平面、与第三平面相贴合的第八平面。当将第一检测体与第二检测体做成一体的实体结构时，由于光线还存在较强的折射，导致棱锥结构后的景象无法观察，设置上述第三检测体，可抵消光线的折射。

优选地，所述第二检测体的前侧设置有第四检测体，该第四检测体为实体结构、既能反射光线又能供光线穿过的棱锥体，且该棱锥体具有贴合第二检测体的第四平面布置的斜面。第四检测体的斜面与第四平面相贴合是为了既能通过斜面消除折射，以使太阳光线穿越第四检测体和第二检测体时候不产生折射。

优选地，所述第二检测体的上侧或下侧设置有用于观察第一平面、第二平面、第三平面及O点处光斑情况的第二摄像头，该第二摄像头对应第四平面布置且捕获图像信号的方向与棱锥结构经过O点的中轴线相垂直。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型充分利用了光线的反射与透光原理，通过太阳的影像反馈太阳光线的照射方向，太阳影像与塔式太阳能发电系统的集热器对准与否就可以直接判断定日镜聚焦是否准确，检测非常直观、方便，大大节约了检测时间，有利于提高纠偏效率；且本实用新型的结构简单、成本低，便于实现大规模应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的另一结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的第一检测体结构示意图；

图4为本实用新型实施例2的结构示意图；

图5为图4中隐藏第二摄像头的结构示意图；

图6为图4的分解图；

图7为图4的另一分解图；

图8为本实用新型实施例的使用状态图；

图9为本实用新型所依据的设计原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

如图1～3所示，本实施例用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置包括第一检测体1及第二检测体2，第一检测体1具有既能反射光线又能供光线穿过的第一平面11、第二平面12及第三平面13，第一平面11与第二平面12均竖向布置且二者呈90度夹角a，第三平面13水平布置且与第一平面11、第二平面12均呈90度夹角b，第一平面11、第二平面12、第三平面13相交于一点O从而形成向后凸出的棱锥结构10。第二检测体2具有既能反射光线又能供光线穿过的第四平面21，该第四平面21倾斜布置于第一检测体1的远离O点的前侧，第四平面21与棱锥结构10经过O点的中轴线呈45度角c布置。

本实施例的第一检测体1包括能供光线穿过的第一平板110、第二平板120、第三平板130，第一平板110与第二平板120均竖向布置且二者呈90度夹角，第三平板130水平布置且与第一平板110、第二平板120均呈90度夹角，第一平板110、第二平板120、第三平板130相交于O点，第一平板110的前侧面和/或后侧面构成第一平面11，第二平板120的前侧面和/或后侧面构成第二平面12，第三平板130的前侧面和/或后侧面构成第三平面13。第二检测体2为第四平板，该第四平板倾斜布置于第一检测体1的远离O点的前侧，第四平板的前侧壁或后侧壁构成第四平面21。上述第一平板110、第二平板120、第三平板130、第四平板可以是直接采用碳酸聚脂片、玻璃片、树脂片、尼龙片、亚克力片、偏光片等制作，也可以是在透明基体的任一侧面上涂覆透光、反光材料制作。

为了便于观察，第一检测体1、第二检测体2的侧方设置有能观察第一平面11、第二平面12、第三平面13及O点处光斑情况的第一摄像头3，该第一摄像头3位于第一检测体1、第二检测体2之间且对应第四平面21布置。第一摄像头3捕获图像信号的方向与棱锥结构经过O点的中轴线相垂直。设置上述第一摄像头3，可直接通过摄像头观察光斑位置，也可以将摄像头与控制系统连接，自动判断光斑位置，更为方便。

为了便于取放，还可以在检测装置外设置有外壳，但该外壳的在对应第一检测体1及第二检测体2前后方向上需要是贯通、无光线阻挡的。

本实施例应用上述用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置的检测方法为：

如图8所示，将用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置M放置在定日镜100与塔式太阳能发电系统聚光塔200之间，使第一检测体1上的棱锥结构10朝向塔式太阳能发电系统的聚光塔200放置，第二检测体2朝向定日镜100放置；

移动用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置M，使第一检测体1上棱锥结构10的O点对准塔式太阳能发电系统聚光塔上的集热器201，利用第二检测体2上方的第一摄像头3观察第一检测体1前侧定日镜100反射的光斑(太阳的影像)位置；

如果光斑位于第一检测体1上棱锥结构10的O点上，则表明定日镜100与塔式太阳能发电系统的聚光塔200上的集热器聚焦准确；如果光斑偏离第一检测体1上棱锥结构10的O点，则表明定日镜100与塔式太阳能发电系统的聚光塔200上的集热器聚焦不准确，需要进行纠偏处理。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：

如图4～7所示，本实施例的第一检测体1’与第二检测体2’成形为一体且构成整体的实体结构，该实体结构由透明或半透明材料制成，例如是碳酸聚脂、玻璃、树脂、尼龙、亚克力、偏光材料等。

由于将第一检测体1’与第二检测体2’做成一体的实体结构时，光线还存在较强的折射，导致棱锥结构10’后的景象无法观察，因此，在第一检测体1’后侧设置了既能反射光线又能供光线穿过的第三检测体4，第三检测体4的前侧向内凹陷形成能将棱锥结构包覆其中的棱锥形腔40，第三检测体4的后侧具有与棱锥形腔40开口所在平面相平行的第五平面41，该第五平面41也与第一平面11’、第二平面12’、第三平面13’相互交汇所形成的平面平行。棱锥形腔40具有能分别与第一平面11’相贴合的第六平面42、与第二平面12’相贴合的第七平面、与第三平面13’相贴合的第八平面44，以抵消光线的折射。

本实施例第二检测体2’的前侧设置有第四检测体5，该第四检测体5为实体结构、既能反射光线又能供光线穿过的三棱锥体，且该三棱锥体具有贴合第二检测体2’的第四平面14’布置的斜面51，本实施例中的第四检测体5并不限于三棱锥状，本实施例仅以三棱锥状的第四检测体5进行说明。上述第四检测体5的斜面51与第四平面14相贴合是为让光线通过斜面511消除折射，使太阳光线穿越第四检测体和第二检测体时不产生折射。

上述第二检测体2的上侧或下侧设置有用于观察第一平面、第二平面、第三平面及O点处光斑情况的第二摄像头6，该第二摄像头6对应第四平面14布置且捕获图像信号的方向与棱锥结构经过O点的中轴线相垂直。

本实施例应用上述用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置的检测方法为：

将用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置M放置在定日镜100与塔式太阳能发电系统的聚光塔200之间，使第一检测体1’上的棱锥结构朝向塔式太阳能发电系统的聚光塔200放置，第四平面14朝向定日镜100放置；

移动用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置M，使第一检测体1’上棱锥结构的O点对准塔式太阳能发电系统聚光塔的集热器201，通过第二检测体2上方或下方的第二摄像头6观察第一检测体1’前侧定日镜100反射的光斑位置；

如果光斑位于第一检测体1’上棱锥结构的O点上，则表明定日镜100与塔式太阳能发电系统聚光塔上的集热器201聚焦准确；如果光斑偏离第一检测体1’上棱锥结构的O点，则表明定日镜100与塔式太阳能发电系统聚光塔上的集热器201聚焦不准确，需要进行纠偏处理。

在本实用新型的说明书及权利要求书中使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“顶”、“底”等，用来描述本实用新型的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，是基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。

本实用新型用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置放置的设计原理如下：

在对该原理进行说明之前，先介绍一下现有角反射镜的结构及原理。角反射器是用三块互相垂直的直角等腰三角形的平面镜组成。角反射器最主要的特点，就是无论光线从什么角度射入，经过三块平面镜三次反射后，都会把光线平行地反向反射回去。从正面开角反射镜可以看到，三块互相垂直的平面镜的接缝的地方角尖，有三条棱线，这三条棱线又被对面的平面镜反射，形成一个米字形准星。如果用一只眼注视三面镜子相交所形成的角尖，会发现头部无论如何移动，睁开的那只眼睛的中心总是位于角尖的米字形准星处。那么如果用摄像头去拍三面镜子相交所形成的角尖，会发现摄像头无论如何移动，镜头中心总是位于角尖的米字形准星处。

本实用新型使用的第一检测体与上述角反射镜不同，组成第一检测体的三块互相垂直的平面需要是半透明半反射的，可以透过角反射镜看到角反射镜后面的物体。第一检测体分前后方向，前面为等边三角形开口平面，后面为角尖，假如角尖与等边三角形开口平面中点作一条连线，那么这条连线叫做第一检测体的中轴线。另一半透明反射板(第二检测体)安装在等边三角形开口平面前方，中心位于中轴线上，与中轴线的角度成45度。

如图9所示，其中：

a.天空中的太阳；

b.定日镜；

c.太阳光经过定日镜反射以后在定日镜的后面而出现一个太阳的虚像；

d.中轴线；

e.挡在第一检测体前面与中轴线成45度角的第二检测体；

f.第一检测体；

g.聚光塔上面的集热器(经定日镜反射后的太阳光要照射到的目标)；

h.定日镜后的太阳虚象c再经过第一检测体反射的第二次虚象；

i.被第二检测体反射后的第一检测体虚象；

j.中轴线的虚象；

k.被第一检测体反射后的集热器g的虚象；

l.经过第一检测体反射的太阳第二次虚象h再被第二检测体反射后的第三次虚象；

m.观察者(人眼或者摄像头)；

n.观察者(人眼或者摄像头)的虚象。

天空中的太阳a经定日镜b反射后，就会在定日镜b后面产生一个太阳的虚象c，这个虚象c只能在定日镜b前方，又经定日镜b反射后的太阳光照射到的地方，才能够观察到。那么我们把检测装置放在定日镜b前方、又经定日镜b反射后的太阳光的地方，并且让检测装置的中轴线d方向与经定日镜b反射后的太阳光方向保持一致。

检测装置的角尖(O点)朝向聚光塔上面的集热器g，第二检测体e朝向定日镜b后的太阳虚象c。那么经定日镜b反射后的太阳光就会射向第二检测体e。由于第二检测体e有一定程度的透明度，那么就会有少量的经定日镜b反射后的太阳光透过第二检测体e，这些少量的太阳光照射到第一检测体f上，由于第一检测体f是半透明半反射的，所以有一部份太阳光被第一检测体f反射回来。被第一检测体f反射回来的太阳光与照射到第一检测体f的太阳光平行，方向相反，就等于在第一检测体f的后面，角尖所指方向，又产生了一个太阳的虚象，也就是太阳的第二次虚象h。

第一检测体f反射回来的太阳光与照射到第一检测体f的太阳光平行，方向相反。由于有这种反方向的太阳光存在，如果从第一检测体f前方，向第一检测体f的角尖方向去观察，就应该可以观察到被第一检测体f反射后的太阳虚象，而且所观察到的景象是这样的：

前面已经说明了，检测装置的中轴线d方向与经定日镜b反射后的太阳光方向保持一致的，那么被第一检测体f反射的太阳虚象h就在第一检测体f的中轴线d上无限远位置，而且是经定日镜b反射后的太阳光准确照射到聚光塔上面的集热器g上的情况下观察的，那么这个时候，检测装置的中轴线d是通向聚光塔上面的集热器g的。这样，聚光塔上面的集热器g、被第一检测体f反射后的太阳虚象h、第一检测体f的角尖O这三者都在检测装置中轴线d这一条直线上。由于第一检测体f是半透明的，在第一检测体f的前方，透过第一检测体f是可以看到聚光塔上面的集热器g的。又由于太阳虚象是虚象现象，集热器g是实物，实物阻挡不了虚象，观察者应该可以在第一检测体f的前方，中轴线d位置上可以观察到聚光塔上面的集热器g中心、被第一检测体f反射后的太阳虚象h中心、第一检测体f的角尖O这三者重叠在一起情况的。但是如果这样去观察，观察者就会挡住定日镜b反射过来的太阳光。定日镜b反射过来的太阳光被挡住了，那么第一检测体f就不能反射太阳光了，这就是在第一检测体f前面必须安装第二检测体e的根本原因。第二检测体e的中心在中轴线d上，与中轴线d的角度成45度，就可以把第一检测体f反射后的太阳光再进行一次90角的反射。这样，就可以在第一检测体f的一侧去观察经第一检测体f反射后的太阳虚象的情况了。观察者从侧面去观察，就不会阻挡太阳光线了。因为第二检测体e与中轴线d成45度角，所以反射后中轴线d会被90度转折，观察者从侧面去观察，观察者的眼睛或者摄像头中心就可以放在被反射后的中轴线d的位置上。

Claims (8)

1.一种用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：包括

第一检测体，该第一检测体具有既能反射光线又能供光线穿过的第一平面、第二平面及第三平面，所述第一平面与第二平面均竖向布置且二者呈90度夹角，所述第三平面水平布置且与第一平面、第二平面均呈90度夹角，所述第一平面、第二平面、第三平面相交于一点O从而形成向后凸出的棱锥结构；以及

第二检测体，所述第二检测体具有既能反射光线又能供光线穿过的第四平面，该第四平面倾斜布置于所述第一检测体的远离O点的前侧，所述第四平面与棱锥结构经过O点的中轴线呈锐角布置。

2.根据权利要求1所述的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：所述第一检测体包括能供光线穿过的第一平板、第二平板、第三平板，所述第一平板与第二平板均竖向布置且二者呈90度夹角，所述第三平板水平布置且与第一平板、第二平板均呈90度夹角，所述第一平板、第二平板、第三平板相交于O点，所述第一平板的前侧面和/或后侧面构成所述的第一平面，所述第二平板的前侧面和/或后侧面构成所述的第二平面，所述第三平板的前侧面和/或后侧面构成所述的第三平面。

3.根据权利要求2所述的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：所述第二检测体为第四平板，该第四平板倾斜布置于所述第一检测体的远离O点的前侧，所述第四平板的前侧壁或后侧壁构成所述的第四平面。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：所述第一检测体、第二检测体的侧方设置有能观察第一平面、第二平面、第三平面及O点处光斑情况的第一摄像头，该第一摄像头位于第一检测体、第二检测体之间且对应第四平面布置。

5.根据权利要求4所述的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：所述第一摄像头捕获图像信号的方向与棱锥结构经过O点的中轴线相垂直。

6.根据权利要求1所述的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：所述第一检测体与第二检测体成形为一体且构成整体的实体结构，该实体结构由透明或半透明材料制成，还包括设于第一检测体后侧的既能反射光线又能供光线穿过的第三检测体，所述第三检测体的前侧向内凹陷形成能将棱锥结构包覆其中的棱锥形腔，所述第三检测体的后侧具有与棱锥形腔开口所在平面相平行的第五平面。

7.根据权利要求6所述的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：所述第二检测体的前侧设置有第四检测体，该第四检测体为实体结构、既能反射光线又能供光线穿过的棱锥体，且该棱锥体具有贴近第二检测体的第四平面布置的斜面。

8.根据权利要求7所述的用于检测塔式太阳能发电系统聚焦是否准确的装置，其特征在于：所述第二检测体的上侧或下侧设置有用于观察第一平面、第二平面、第三平面及O点处光斑情况的第二摄像头，该第二摄像头对应斜面布置且捕获图像信号的方向与棱锥结构经过O点的中轴线相垂直。

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