CN213957902U - 一种测量与优化定日镜效率的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测量与优化定日镜效率的系统，属于塔式太阳能热发电领域。该系统包括：定日镜镜场，包括若干定日镜；吸热器，设置于吸热塔塔顶；光靶，设置于吸热塔上、吸热器下方；定日镜控制模块，与所述定日镜连接；第一图像采集模块，布置在定日镜镜场中；第二图像采集模块，布置在光靶中心；反射率测量仪，设置于所述待检测定日镜上；直接辐射测量仪，设置在所述定日镜镜场中；能见度测量仪，设置在所述定日镜镜场中；数据采集及处理模块，分别与所述定日镜控制模块、第一图像采集模块、第二图像采集模块、反射率测试仪、DNI测量仪、能见度测量仪连接。本实用新型技术方案结构简单，效果和精度较高。

Description

一种测量与优化定日镜效率的系统

技术领域

本实用新型涉及塔式太阳能热发电领域，特别涉及一种测量与优化定日镜效率的系统。

背景技术

在经济不断发展的同时，能源日趋短缺，传统的不可再生能源日益枯竭，经济发展越来越受制于能源的开发利用，可再生能源的利用受到普遍关注，特别是太阳能利用更受世人的重视。

太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为(1)塔式太阳能热发电；(2)槽式太阳能热发电；(3)碟式太阳能热发电。

在太阳能热发电领域，塔式太阳能热发电因具有高光热转换效率，高聚焦温度，控制系统安装调试简单，散热损失少等优势，将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。

在塔式太阳能热发电领域，定日镜为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。如图1所示，定日镜将太阳光反射到吸热塔塔顶的吸热器上，对吸热工质进行加热，从而将光能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。

在塔式太阳能热发电领域，定日镜作为系统的集热器，其效率的高低直接决定着系统发电效率的高低，影响定日镜效率的因素主要包括：定日镜投入率、定日镜镜面反射率、定日镜跟踪精度、定日镜聚光效率、吸热器截断效率等。目前这些因素均只有单独的测量及优化方法，应用过程中同时检测、优化时互相干扰，分项检测、优化时效率低下，且计算效率时多采用单项或几项使用测量值，其余项使用理论值或经验值的方式，测量结果并不理想。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型提供一种优化定日镜效率的系统，以解决目前定日镜效率优化过程中，各优化措施相互干扰、重复工作、效率较低的问题，并解决目前定日镜效率测量结果不够精确的问题。

根据本实用新型，提供一种测量与优化定日镜效率的系统，所述系统的应用场景中设置有吸热塔，其特征在于，所述系统包括：

定日镜镜场，包括若干定日镜；

吸热器，设置于吸热塔塔顶；

光靶，设置于吸热塔上、吸热器下方；

定日镜控制模块，与所述定日镜连接；

第一图像采集模块，布置在定日镜镜场中；

第二图像采集模块，布置在光靶中心；

反射率测量仪，设置于所述待检测定日镜上；

直接辐射测量仪，设置在所述定日镜镜场中；

能见度测量仪，设置在所述定日镜镜场中；

数据采集及处理模块，分别与所述定日镜控制模块、第一图像采集模块、第二图像采集模块、反射率测试仪、DNI测量仪、能见度测量仪连接。

进一步的，所述光靶上设有多个特征标记点。

进一步的，光靶数量≥4。

进一步的，第一图像采集模块的数量与光靶数量相同，并设置在吸热器中心与光靶中心所确定的直线在地平面的投影上。

进一步的，第二图像采集模块的数量与光靶数量相同或是光靶数量的整倍数，并设置在光靶中心。

进一步的，所述DNI测量仪数量≥3，并平均布置在镜场中。

进一步的，所述光靶为具有朗伯特性的白色平板。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：

本实用新型提供一种测量与优化定日镜效率的系统，本定日镜效率测量与优化系统由定日镜镜场、光靶、图像采集设备、反射率测量仪、DNI测量仪、能见度测量仪、数据采集及分析服务器构成，在本系统运行过程中，对各项数据实时采集并发送给数据采集及分析服务器实时计算定日镜效率，并对影响定日镜效率的因素进行分析，及时安排优化调整，并在后续的实时测量中反馈优化效果，通过本系统不断迭代运行优化，最终达到持续优化定日镜效率的目的。该测量与优化定日镜效率的系统不仅实现了定日镜效率的实时测量，并可通过反馈系统对定日镜效率持续进行优化。

基于以上系统测量定日镜效率，所有参数均为实测值，解决了目前定日镜效率计算不够精确的问题，最大程度上接近定日镜真实效率。

本系统集成了多种定日镜优化方法，各子系统统一管理、集中调度、数据共享，解决了各子系统独立运行时相互干扰、效率低下的问题，加快了优化定日镜效率的速度。尤其定日镜清洗方案突破了以往固定周期清洗的方式，实现了按需清洗，极大提升定日镜投入率。

附图说明

图1为本实用新型一种测量与优化定日镜效率的系统结构示意图；

图2为本实用新型图像采集模块1、图像采集模块2的位置示意图。

具体实施方式

以下将结合图1至图2对本实用新型提供的一种测量与优化定日镜效率的系统进行详细的描述，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

本实用新型提供一种测量与优化定日镜效率的系统，包括：

定日镜镜场，包括若干定日镜，所述定日镜用于反射太阳辐射能到吸热器表面；

吸热器，设置于吸热塔塔顶，用于吸收定日镜反射的太阳辐射能；

光靶，设置于吸热塔上、吸热器下方，用于接收定日镜反射光线；

定日镜控制模块，与所述定日镜连接，用于在定日镜镜场中确定待检测定日镜，并控制所述待检测定日镜旋转至预设角度；

第一图像采集模块，布置在定日镜镜场中，用于根据当前的辐照度设定一个图像背景灰度阈值，采集所述待检测定日镜反射到光靶上的光斑图像，并将所述光斑图像发送给数据采集及处理模块处理；

第二图像采集模块，布置在光靶中心，用于采集所述待检测定日镜在不同曝光值下的镜面图像，并将所述镜面图像发送给数据采集及处理模块处理；

反射率测量仪，设置于所述待检测定日镜上，用于采集所述待检测定日镜的反射率；

直接辐射(Direction irradiation,DNI)测量仪，设置在所述定日镜镜场中，用于测量所述定日镜镜场中太阳直接辐射能量；

能见度测量仪，设置在所述定日镜镜场中，用于测量所述定日镜镜场中大气消光系数；

数据采集及处理模块，分别与所述定日镜控制模块、第一图像采集模块、第二图像采集模块、反射率测试仪、DNI测量仪、能见度测量仪连接并获取数据，根据所获取数据对定日镜效率进行计算，并根据定日镜效率对定日镜优化排序。

进一步的，所述光靶上设有多个特征标记点，根据特征标记点能够确定从光靶上采集到的光斑图像的尺寸和坐标。

进一步的，所述光靶为具有朗伯特性的白色平板。

进一步的，光靶数量≥4，分别接收对应方向的定日镜反射光线。

进一步的，第一图像采集模块的数量与光靶数量相同，并设置在吸热器中心与光靶中心所确定的直线在地平面的投影上。

进一步的，第二图像采集模块的数量与光靶数量相同或是光靶数量的整倍数，并设置在光靶中心。

进一步的，所述DNI测量仪数量≥3，并平均布置在镜场中。以便对镜场不同区域的太阳直接辐射情况有直接测量数据，提升镜场投射能量的计算精度。

实施例

请参考图1和图2，一种测量与优化定日镜效率的系统，包括：

定日镜镜场，定日镜镜场包括若干定日镜，每台定日镜由独立的定日镜控制模块控制，定日镜用于反射太阳辐射能到吸热器表面；

光靶，设置在吸热器下方，是具有良好的朗伯特性的白色平板，用于接收定日镜反射光线。在光靶上设有几个特征标记点，以便图像分析处理软件辨识，根据特征标记点就可以确定从光靶上采集到的光斑图像的尺寸和坐标；

镜场控制服务器，用于在镜场中确定待检测的定日镜，并把数据采集及处理模块生成的被测定日镜目标角度数据发送给被测定日镜控制器，生成定日镜旋转角度数据，使所述待检测的定日镜旋转至预设角度；

图像采集模块1，由工业CCD相机组成，布置在定日镜镜场中，根据当前的辐照度，设定一个图像背景灰度阈值，采集所述待检测定日镜反射到光靶上的光斑图像，并将所述光斑图像发送给数据采集及处理模块处理；

图像采集模块2，由工业CCD相机组成，布置在光靶中心，采集所述待检测定日镜在不同曝光值下的镜面图像，并将所述镜面图像发送给数据采集及处理模块处理；

反射率测量仪，采集所述待检测定日镜的反射率；

DNI测量仪，设置在所述镜场中，用于测量镜场中太阳直接辐射能量；

能见度测量仪，设置在所述镜场中，用于测量镜场中大气消光系数；

数据采集及处理服务器，分别与所述镜场控制服务器、图像采集模块1、图像采集模块2、反射率测试仪、DNI测量仪、能见度测量仪连接，用来采集所述定日镜控制模块生成的被测定日镜旋转角度数据，图像采集模块1采集到的被测定日镜投射到目标光靶上的光斑图像数据，图像采集模块2采集到的被测定日镜反射阳光到目标光靶时的镜面图像数据，反射率测量仪测量的被测定日镜的反射率，DNI测量仪测量的镜场中太阳直接辐射能量，能见度测量仪测量的镜场中大气消光系数；并根据上述所获取数据对定日镜效率进行计算，筛查出效率不达标定日镜并根据不达标原因生成下一步优化措施。

在本实施例中，根据镜场规模的大小，所述镜场中可设置4个或更多光靶，分别接收对应方向的定日镜反射光线。图像采集模块1中的每台CCD相机对应一面光靶。

在本实施列中，根据光靶设置数量，配置图像采集模块2使用CCD相机数量。当光靶数量小于6面时，图像采集模块2使用CCD相机数量是光靶数量的2倍；当光靶数量大于6面时，图像采集模块2使用CCD相机数量等于光靶数量。

在本实施例中，根据镜场规模的大小，可设置3台或更多DNI测量仪，并平均布置在镜场中，以便对镜场不同区域的太阳直接辐射情况有直接测量数据，提升镜场投射能量的计算精度。

本实用新型由定日镜镜场、光靶、图像采集设备、反射率测量仪、DNI测量仪、能见度测量仪、数据采集及分析服务器构成，在本系统运行过程中，对各项数据实时采集并发送给数据采集及分析服务器实时计算定日镜效率，并对影响定日镜效率的因素进行分析，及时安排优化调整，并在后续的实时测量中反馈优化效果，通过本系统结构不断迭代运行优化，最终达到持续优化定日镜效率的目的。该测量与优化定日镜效率的系统不仅实现了定日镜效率的实时测量，并可通过反馈系统对定日镜效率持续进行优化。

在本实施例中，首次定日镜效率检测队列排序以定日镜额定反射能量值由高至低排序，后续定日镜效率检测队列重新优化排序以已经测得定日镜效率由低至高排序，当所有定日镜的效率都达到设计值，可延长本系统每次循环执行间隔，使定日镜更多时间反射阳光至吸热器，提高聚光系统效率。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种测量与优化定日镜效率的系统，所述系统的应用场景中设置有吸热塔，其特征在于，所述系统包括：

定日镜镜场，包括若干定日镜；

吸热器，设置于吸热塔塔顶；

光靶，设置于吸热塔上、吸热器下方；

定日镜控制模块，与所述定日镜连接；

第一图像采集模块，布置在定日镜镜场中；

第二图像采集模块，布置在光靶中心；

反射率测量仪，设置于待检测定日镜上；

直接辐射测量仪，设置在所述定日镜镜场中；

能见度测量仪，设置在所述定日镜镜场中；

数据采集及处理模块，分别与所述定日镜控制模块、第一图像采集模块、第二图像采集模块、反射率测试仪、直接辐射测量仪、能见度测量仪连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光靶上设有多个特征标记点。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光靶数量≥4。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一图像采集模块的数量与光靶数量相同，并设置在吸热器中心与光靶中心所确定的直线在地平面的投影上。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第二图像采集模块的数量与光靶数量相同或是光靶数量的整倍数，并设置在光靶中心。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直接辐射测量仪数量≥3，并平均布置在镜场中。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光靶为具有朗伯特性的白色平板。

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