WO2014029254A1 - 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统 - Google Patents

用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2014029254A1
WO2014029254A1 PCT/CN2013/080087 CN2013080087W WO2014029254A1 WO 2014029254 A1 WO2014029254 A1 WO 2014029254A1 CN 2013080087 W CN2013080087 W CN 2013080087W WO 2014029254 A1 WO2014029254 A1 WO 2014029254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sun
dish
power generation
deviation
thermal power
Prior art date
Application number
PCT/CN2013/080087
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
刘帅
马迎召
王旻晖
谭新华
王曙辉
Original Assignee
湘潭电机股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 湘潭电机股份有限公司 filed Critical 湘潭电机股份有限公司
Publication of WO2014029254A1 publication Critical patent/WO2014029254A1/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
    • G01S3/7861—Solar tracking systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the present invention relates to the field of solar power generation technology, and in particular to a day tracking method and a day tracking system for a dish type solar thermal generation system. Background technique
  • Dish-type concentrating solar thermal power generation is currently the most efficient solar power generation method.
  • the principle of dish-type concentrating solar thermal power generation is to use the automatic tracking solar concentrating disc to focus the solar energy to the heat collector of the heat engine, thereby heating the engine for movement. Doing work, the engine drags the generator to achieve power generation. According to its principle, the tracking system for the sun is one of its key components.
  • the position of the sun is usually calculated using an astronomical algorithm, and then the height angle and azimuth angle of the concentrating disc are set based on the calculated sun position.
  • certain errors will occur during the installation and operation of the concentrating disc. After a period of operation, the error will accumulate and increase.
  • the tracking accuracy of this open-loop tracking method is limited, and it is unable to do so.
  • there is also a day-to-day tracking method using a photoelectric sensor for closed-loop control but since the sensitivity of the photoelectric sensor is high, it is susceptible to environmental factors such as weather and dust, for example, when cloudy weather occurs, The sun will be blocked by the cloud, and the photoelectric sensor will easily cause frequent malfunction of the transmission mechanism.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a day tracking method and a day tracking system for a dish type solar thermal power generation system, which can reduce the error of tracking to the day, and has high precision for day tracking, and has Better work stability.
  • the present invention provides a method for tracking a day for a disk type solar thermal power generation system, comprising the following steps:
  • a step is further provided between the step 1) and the step 2)
  • step 11 judging the step 1) whether the position of the sun is acquired, and if so, executing step 2), if not, performing step 4):
  • step 11) there is a step between the step 11) and the step 3)
  • the step 3) is specifically:
  • the method further comprises:
  • the wind protection device of the solar thermal power generation system is turned on; if not, the wind protection device is kept in a closed state.
  • the present invention provides a method for tracking a solar tracking system for a solar thermal power generation system. First, acquiring solar image information, and analyzing and processing the solar image information to obtain a position of the sun; and then detecting the position of the concentrated optical disk. Obtaining a deviation of the concentrating disc and the sunlight according to the position of the sun and the position of the concentrating disc; finally, controlling the position of the concentrating disc of the dish-type solar thermal power generation system according to the deviation to make the sun The light of the light is completely focused by the reflection of the concentrating disc.
  • the above-mentioned tracking method of the sun is obtained according to the acquisition of the solar image information, the acquisition of the sun position, the position of the concentrating disc, and the calculation of the deviation of the concentrating disc according to the deviation control, thereby realizing the deviation correction of the error, eliminating the concentrating disc.
  • the accumulated error during the operation realizes the accurate tracking of the sun, enhances the focusing accuracy of the incident light of the sun, and greatly improves the working stability of the dish-type solar thermal power generation system.
  • the present invention also provides a day tracking system for a dish type solar thermal power generation system, characterized in that the day tracking system comprises:
  • An image acquisition component configured to collect solar image information
  • a position detecting component for detecting a position of the condensed disc
  • a controller comprising: an image processing unit, a calculation unit and an instruction output unit connected in sequence; the image processing unit is connected to the image acquisition unit, and configured to analyze and process the solar image information to obtain a position of the sun;
  • the calculating unit is configured to obtain a deviation of the concentrating disc and the sunlight according to the position of the sun and the position of the concentrating disc;
  • the command output unit is configured to acquire and output the condensing disc of the solar thermal power generation system according to the deviation Deviation correction value such that the light of the sun is completely reflected by the reflection of the concentrating disc;
  • an actuator coupled to the controller for adjusting a position of the concentrating disc according to the offset correction value.
  • the controller is further configured to determine whether the deviation is within an allowable range; if yes, output an instruction to control the position of the concentrating disc according to an astronomical algorithm, and if not, obtain according to the deviation The deviation correction value is taken and output.
  • the controller is further configured to calculate a deviation correction value of the azimuth and elevation angles of the concentrating disc according to the deviation, and determine whether the deviation correction value is greater than a correction limit value, and if yes, output a correction limiter Value; if not, output the offset correction value.
  • the day tracking system further comprises a wind speed direction detecting component connected to the input end of the controller for detecting a current wind speed and a wind direction signal; and an instruction to turn on the wind protection device of the solar thermal power generation system.
  • a wind speed direction detecting component connected to the input end of the controller for detecting a current wind speed and a wind direction signal; and an instruction to turn on the wind protection device of the solar thermal power generation system.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a specific embodiment of a method for tracking a day of a dish type solar thermal power generation system according to the present invention
  • FIG. 2 is a flow chart showing another embodiment of a method for tracking a day of a disk type solar thermal power generation system according to the present invention
  • FIG. 3 is an image in which the deviation obtained in the tracking method shown in FIG. 1 is zero
  • FIG. 4 is an image in which the deviation obtained in the tracking method shown in FIG. 1 is outside the allowable range, and the deviation is large;
  • FIG. 5 is an image in which the deviation obtained in the tracking method shown in FIG. 1 is outside the allowable range and the deviation is small;
  • FIG. 6 is an image in which the deviation obtained in the tracking method shown in FIG. 1 is within an allowable range
  • FIG. 7 is a schematic structural view of a specific embodiment of a tracking system for a solar thermal power generation system of the present invention. .
  • the core of the present invention is to provide a day tracking method and a confrontation tracking system for a solar thermal power generation system, which can reduce the error of tracking to the day, achieve high precision tracking of the cockroach, and enable solar heat
  • the power generation system has good working stability.
  • FIG. 1 is a flow chart of a specific implementation manner of a method for tracking a solar thermal power generation system according to the present invention.
  • the tracking method provided by the present invention is applied to a disk solar thermal power generation system, which mainly includes the following steps:
  • S11 Collecting solar image information, and analyzing and processing the solar image information through software to obtain the position of the sun.
  • the solar image information can directly and accurately reflect the position of the sun, thus facilitating subsequent analysis and calculation of the relative positional relationship between the current sun and the concentrating disc, thereby ensuring the directness and accuracy of the above-mentioned tracking method.
  • the camera can be used to capture the image of the sun.
  • the camera can be specifically mounted on the rear end of the main shaft of the concentrating disc.
  • the method of photographing the sun image through the camera is simple, easy to operate, and stable.
  • the way of obtaining the position of the sun through the solar image is compared with the prior art method of detecting the relative position of the sun and the concentrating disc by using the photoelectric sensor, and has strong stability, avoiding frequent occurrence due to the influence of the external environment such as the weather. The occurrence of misoperation.
  • other methods of collecting solar image information can also be used.
  • the sun image can be processed by software to identify the position of the sun and determine the intensity of the light, thereby more comprehensively understanding the surrounding complex environment and improving the accuracy of recognizing the position of the sun.
  • the deviation correction feedback amount is set by the software method, and the processing is not interfered by hardware and environment. Compared with the scheme of recognizing the position of the sun by using the photoelectric sensor, the deficiencies of the photoelectric sensor are effectively solved, and the system can be saved to a certain extent. Cost, and easy to upgrade the system, adding new features.
  • the position of the concentrating disc can be obtained by detecting the height angle and the azimuth angle of the concentrating disc. Specifically, the height angle and the azimuth angle of the concentrating disc can be detected in real time by two angle sensors. S13: Control the position of the concentrating disc of the disc-type solar thermal power generation system according to the deviation, so that the sunlight light is completely reflected by the concentrating disc.
  • the above-mentioned tracking method of the sun is obtained according to the acquisition of the solar image information, the acquisition of the sun position, the position of the concentrating disc, and the calculation of the deviation of the concentrating disc according to the deviation control, thereby realizing the deviation correction of the error, eliminating the concentrating disc.
  • the accumulated error during the operation realizes the accurate tracking of the sun, enhances the focusing accuracy of the incident light of the sun, and greatly improves the working stability of the dish-type solar thermal power generation system.
  • FIG. 2 is a flow chart of another embodiment of a method for tracking a solar thermal power generation system according to the present invention.
  • the foregoing tracking method may specifically include:
  • S21 collecting solar image information, and analyzing and processing the solar image information to obtain a position of the sun;
  • step S211 determining whether step S21 has acquired the position of the sun, and if so, executing step S22, if not, executing step S24;
  • the above steps S211 and S24 fully consider the case of the sun image taken by the camera when the weather condition is abnormal and the sun image is not easily captured (for example, the cloudy cloud obscures the sun or the rain or snow weather). You can't get the position of the sun. Of course, you can't judge the deviation between the concentrating disc and the sun's rays. At this time, the concentrating disc can be controlled by the astronomical algorithm. This day-to-day tracking method saves energy consumption under special circumstances and avoids the misoperation in the prior art, greatly improving the operational stability of the dish-type solar thermal power generation system.
  • step S211 and step S23 of the foregoing tracking method may further include:
  • Step S221 determining whether the deviation is within the allowable range, and if yes, executing step S24; If not, step S23 is performed.
  • an error tolerance range that can ensure the stable operation of the disk solar thermal power generation system is preset, and installation error, system error, and the like are allowed to occur in the range through step S221, which makes the disk solar thermal power generation system
  • step S221 which makes the disk solar thermal power generation system
  • the tracking system will perform feedback control according to the deviation to eliminate the deviation. It can be seen that this method of changing the output value of the given position of the sun only in a small range ensures the stable operation of the dish solar thermal power generation system while maximizing the energy consumption of the energy, and inherits the astronomical algorithm sun.
  • the strong robustness of the tracking method can also improve the accuracy of the astronomical algorithm and the inability to eliminate system errors.
  • FIG. 3 shows the reference field of view set after the camera adjusts the focal length.
  • Figure B shows the reference of the solar image taken by the system when the system is accurately tracked after initial correction. In the area, 0 is the center of the camera's field of view. In the figure, C is the currently captured sun position area. In the actual control process, the deviation between the concentrating disc and the sun's rays is calculated by comparing the position deviations of B and C.
  • step S23 of the foregoing tracking method may further include: S231: Calculate the deviation correction value of the azimuth and elevation angle of the concentrating disc according to the deviation;
  • the maximum deviation correction value allowed to be adjusted is limited by presetting a correction limit value, for example, if the error of the solar astronomical algorithm including the tracking error is 2.
  • the correction limit value can be set to 2°, so that the maximum deviation correction value during the above control of the tracking control method is 2. This avoids the occurrence of misoperations such as sudden changes in the angle of the concentrating disc due to sudden failures during the control of the daily tracking method. The accuracy and security of the tracking method for the day is further ensured.
  • the tracking method of the above-mentioned dish type solar thermal power generation system further includes:
  • the concentrating disc can be protected to prevent damage caused by excessive wind speed or excessive wind direction, and further ensure the stability and reliability of the solar thermal power generation system. Since the structure of the shelter protector is prior art, it will not be described here.
  • the present invention provides a day tracking system for a disk type solar thermal power generation system, the day tracking system including an image pickup unit 1, a position detecting unit 5, a controller 2, and an actuator 3.
  • the image acquisition component 1 is configured to collect solar image information
  • the position detecting unit 5 is for detecting the position of the condensed disc
  • the controller 2 includes an image processing unit 21, a calculation unit 22 and an instruction output unit 23 connected to each other; the image processing unit 21 is connected to the image acquisition unit 1 for analyzing and processing the solar image information to obtain the position of the sun;
  • the unit 22 is configured to obtain a deviation of the concentrating disc and the sunlight according to the position of the sun and the position of the concentrating disc;
  • the command output unit 23 is configured to acquire and output the deviation correction value of the concentrating disc of the solar thermal power generation system according to the deviation to make the sunlight The light is totally focused after being reflected by the concentrating disc;
  • the actuator 3 is connected to the controller 2 for adjusting the position of the concentrating disc according to the deviation correction value.
  • the actuator 3 may include a servo actuator, a servo motor, and a motion over actuator 3 of the transmission, specifically by changing the height angle and azimuth of the concentrating disc.
  • controller 2 may be further configured to determine whether the analysis processing unit has obtained the position of the sun, and output a control command for controlling the position of the concentrating disk according to an astronomical algorithm when the position of the sun is not acquired.
  • the controller 2 can also be used to determine whether the deviation is within the allowable range; if so, the instruction to control the position of the concentrating disc according to the astronomical algorithm is output, and if not, the deviation correction value is obtained and output according to the deviation.
  • controller 2 is further configured to calculate a deviation correction value of the azimuth angle and the elevation angle of the concentrating disc according to the deviation, and determine whether the deviation correction value is greater than the correction limit value, and if yes, output the correction limiter. Value; if not, output the offset correction value.
  • the tracking system further includes a wind speed and direction detecting unit 4 connected to the input end of the controller 2 for detecting a current wind speed and a wind direction signal; and a command of the wind protection device of the solar thermal power generation system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

一种用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法，包括如下步骤：1）采集太阳图像信息，并通过软件对所述太阳图像信息进行分析处理，以获取太阳的位置；2）检测所述聚光碟的位置，根据所述太阳的位置和所述聚光碟的位置，获取聚光碟和太阳光线的偏差；3）根据所述偏差控制所述碟式太阳能热发电系统的聚光碟的位置，以使所述太阳光的光线经所述聚光碟反射后完全聚焦。上述对日跟踪方法按照获取太阳图像信息—获取太阳位置、聚光碟位置—计算偏差—根据偏差控制聚光碟动作的顺序实现了对误差的偏差校正，消除了聚光碟运行过程中的积累误差，实现了太阳的准确跟踪。一种与上述跟踪方法对应的用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪系统，具有相同效果。

Description

用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统 本申请要求于 2012 年 08 月 22 日提交中国专利局、 申请号为 201210300697.5、 发明名称为"用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法 和跟踪系统"的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请 中。
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域， 尤其涉及一种用于碟式太阳能热发 电系统的对日跟踪方法和对日跟踪系统。 背景技术
随着全球对能源的需求逐渐增加， 化石能源为基础的能源结构越来越 不能满足人类可持续发展的要求， 人类面临严重的能源短缺和燃烧化石能 源产生的环境污染问题。 太阳能是一种干净、 可再生的新能源， 并且具有 能量巨大、 无枯竭危险， 不受资源分布地域限制， 能源质量高等优点， 发 展前景非常广阔。 因此， 太阳能发电逐渐被认为是替代火力发电的最理想 的新能源之一。
碟式聚光太阳能热发电是目前效率最高的一种太阳能发电方式， 碟式 聚光太阳能热发电的原理是利用自动跟踪太阳的聚光碟将太阳能聚焦到热 机的集热器， 从而加热发动机进行运动做功， 发动机拖动发电机， 从而实 现发电。 由其原理可知， 对太阳的跟踪系统是其关键部件之一。
现有技术中， 通常利用天文算法计算出太阳的位置， 然后根据计算出 的太阳位置设置聚光碟的高度角和方位角。 然而， 聚光碟的安装、 运行过 程中会产生一定的误差， 工作一段时间之后， 误差会积累增大， 这种开环 跟踪方法的跟踪精度有限， 其对上述误差无能为力。 此外， 现有技术中也 有采用光电传感器来进行闭环控制的对日跟踪方式， 但是由于光电传感器 的灵敏性较高， 其容易受到天气、 灰尘等环境因素的影响， 例如， 当出现 多云天气时， 太阳会被云遮挡， 光电传感器容易造成会传动机构频繁误动 作。
有鉴于此， 亟待针对现有技术中太阳能热发电系统的对日跟踪方法和 对日跟踪系统做进一步的优化设计， 减小对日跟踪的误差， 提高对日跟踪 的精度和稳定性。 发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种用于碟式太阳能热发电系统的 对日跟踪方法和对日跟踪系统， 其能减小对日跟踪的误差， 对日跟踪的精 度较高， 并且具有较好的工作稳定性。
为解决上述技术问题， 本发明提供用于碟式太阳能热发电系统的对日 跟踪方法， 包括如下步骤：
1)采集太阳图像信息， 并对所述太阳图像信息进行分析处理， 以获取 太阳的位置；
2 )检测所述聚光碟的位置，根据所述太阳的位置和所述聚光碟的位置， 获取聚光碟和太阳光线的偏差；
3)根据所述偏差控制所述碟式太阳能热发电系统的聚光碟的位置， 以 使所述太阳光的光线经所述聚光碟反射后完全聚焦。
优选地， 所述步骤 1 )和步骤 2 )之间还设有步骤
11)判断所述步骤 1 )是否获取了所述太阳的位置， 若是， 则执行步 骤 2), 若不能， 则执行步骤 4):
4)按照天文算法控制所述聚光碟的位置。
优选地， 所述步骤 11 )和所述步骤 3 )之间还设有步骤
21)判断所述偏差是否在允许范围内， 若是， 则执行步骤 4); 若不是 则执行步骤 3)。
优选地， 所述步骤 3 )具体为：
31)根据所述偏差计算所述聚光碟的方位角、 高度角的偏差校正值； 32)判断所述偏差校正值是否大于校正限幅值， 若是， 执行步骤 33); 若不是， 执行步骤 34);
33)按照所述校正限幅值调整所述聚光碟的位置；
34)按照所述偏差校正值调整所述聚光碟的位置。
优选地， 还包括：
获取当前风速、当前风向信号，并判断所述风速是否过大或风向过偏， 若是， 则开启所述太阳能热发电系统的避风保护装置； 若不是， 则保持所 述避风保护装置为关闭状态。
本发明提供用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法， 首先， 采集 太阳图像信息， 并对所述太阳图像信息进行分析处理， 以获取太阳的位置； 然后，检测所述聚光碟的位置，根据所述太阳的位置和所述聚光碟的位置， 获取聚光碟和太阳光线的偏差； 最后， 根据所述偏差控制所述碟式太阳能 热发电系统的聚光碟的位置， 以使所述太阳光的光线经所述聚光碟反射后 完全聚焦。
由上述控制过程可以看出， 上述对日跟踪方法按照获取太阳图像信息 一获取太阳位置、 聚光碟位置一计算偏差一根据偏差控制聚光碟动作的顺 序实现了对误差的偏差校正， 消除了聚光碟运行过程中的积累误差， 实现 了太阳的准确跟踪， 增强了对太阳入射光线的聚焦精度， 大大提高了碟式 太阳热发电系统的工作稳定性。
本发明还提供一种用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪系统， 其特 征在于， 所述对日跟踪系统包括：
图像采集部件， 用于采集太阳图像信息；
位置检测部件， 用于检测聚光碟的位置；
控制器， 包括依次连接的图像处理单元、 计算单元和指令输出单元； 所述图像处理单元与所述图像采集部件连接， 用于对所述太阳图像信息进 行分析处理， 以获取太阳的位置； 所述计算单元用于根据所述太阳的位置 和聚光碟的位置获取聚光碟和太阳光线的偏差； 所述指令输出单元用于根 据所述偏差获取并输出调整所述太阳能热发电系统的聚光碟的偏差校正 值， 以使太阳的光线经所述聚光碟反射后完全聚焦；
执行机构， 与所述控制器连接， 用于根据所述偏差校正值调整所述聚 光碟的位置。 阳的位置， 并在未获取所述太阳的位置时， 输出按照天文算法控制所述聚 光碟位置的控制指令。
优选地， 所述控制器还用于判断所述偏差是否在允许范围内； 若是则 输出按照天文算法控制所述聚光碟位置的指令， 若不是则根据所述偏差获 取并输出所述偏差校正值。
优选地， 所述控制器还用于根据所述偏差计算所述聚光碟的方位角、 高度角的偏差校正值， 并判断所述偏差校正值是否大于校正限幅值， 若是 则输出校正限幅值； 若不是则输出偏差校正值。
优选地， 所述对日跟踪系统还包括连接于所述控制器输入端的风速风 向检测部件， 用于检测当前风速、 风向信号； 出开启太阳能热发电系统的避风保护装置的指令。
由于上述碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法具有上述技术效果， 因此， 与之对应的对日跟踪系统也应当具有相应的技术效果， 在此不再赘 述。 附图说明
图 1为本发明所提供碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法的一种具 体实施方式的流程框图；
图 2为本发明所提供碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法的另一种 具体实施方式的流程框图；
图 3为图 1所示的对日跟踪方法中获取的偏差为零的图像； 图 4为图 1所示的对日跟踪方法中获取的偏差在允许范围之外， 且偏 差较大的图像；
图 5为图 1所示的对日跟踪方法中获取的偏差在允许范围之外， 且偏 差较小的图像；
图 6为图 1所示的对日跟踪方法中获取的偏差在允许范围内的图像； 图 7为本发明所提供碟式太阳能热发电系统的对日跟踪系统的一种具 体实施方式的结构示意图。
其中， 图 7中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
图像采集部件 1 ; 控制器 2; 执行机构 3; 风速风向检测部件 4; 位置 检测部件 5; 图像处理单元 21 ; 计算单元 22; 指令输出单元 23。 具体实施方式 本发明的核心为提供一种用于太阳能热发电系统的对日跟踪方法和 对曰跟踪系统， 这种方法能够减小对日跟踪的误差， 实现高精度地对曰跟 踪， 并能使太阳能热发电系统具有较好的工作稳定性。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案， 下面结合附 图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图 1 , 图 1为本发明所提供太阳能热发电系统的对日跟踪方法 的一种具体实施方式的流程框图。
在一种具体实施方式中， 如图 1所示， 本发明所提供的对日跟踪方法 用于碟式太阳能热发电系统， 其主要包括如下步骤：
S11 : 采集太阳图像信息， 并通过软件对太阳图像信息进行分析处理， 以获取太阳的位置。
太阳图像信息能够直接、 准确地反映太阳位置， 从而便于后续分析、 计算当前太阳和聚光碟的相对位置关系， 进而保证上述对日跟踪方法的直 接性和准确性。
具体地， 可以采用摄像机拍摄太阳图像， 该摄像机可以具体安装于聚 光碟支撑主轴的后端， 通过摄像机拍摄太阳图像的方式筒单、 操作方便， 稳定性较好。 此外， 通过太阳图像获取太阳位置的方式， 相比较现有技术 中采用光电传感器来检测太阳与聚光碟的相对位置的方式， 具有较强的稳 定性， 避免由于天气等外界环境的影响而造成频繁误操作现象的发生。 当 然， 也可以采用其他方式采集太阳图像信息。
具体地， 可以通过软件对太阳图像进行处理， 来识别太阳位置且判断 光照强度， 从而更加全面地获知周围复杂的环境情况， 提高识别太阳位置 的准确度。 并且， 通过软件的方法设置偏差校正反馈量， 这个处理过程不 受硬件和环境干扰， 相比较利用光电传感器识别太阳位置的方案， 有效地 解决了光电传感器的不足， 并能够在一定程度上节约系统成本， 且易于对 系统进行升级换代， 添加新的功能。
S12:检测聚光碟的位置，根据太阳的位置和聚光碟的位置获取聚光碟 和太阳光线的偏差；
这里可以通过检测聚光碟的高度角和方位角来获取聚光碟的位置， 具 体地， 可以通过两个角度传感器分别实时检测聚光碟的高度角和方位角。 S13:根据偏差控制碟式太阳能热发电系统的聚光碟的位置， 以使太阳 光的光线经聚光碟反射后完全聚焦。
由上述控制过程可以看出， 上述对日跟踪方法按照获取太阳图像信息 一获取太阳位置、 聚光碟位置一计算偏差一根据偏差控制聚光碟动作的顺 序实现了对误差的偏差校正， 消除了聚光碟运行过程中的积累误差， 实现 了太阳的准确跟踪， 增强了对太阳入射光线的聚焦精度， 大大提高了碟式 太阳热发电系统的工作稳定性。
还可以进一步设置上述对日跟踪方法的具体执行步骤。
请参考图 2, 图 2为本发明所提供太阳能热发电系统的对日跟踪方法 的另一种具体实施方式的流程框图。
在另一种具体实施方式中， 如图 2所示， 上述对日跟踪方法可以具体 包括：
S21 : 采集太阳图像信息， 并对太阳图像信息进行分析处理， 以获取太 阳的位置；
S211 : 判断步骤 S21是否获取了太阳的位置， 若是， 则执行步骤 S22, 若不能， 则执行步骤 S24;
S22:检测聚光碟的位置，并根据太阳的位置和聚光碟的位置获取聚光 碟和太阳光线的偏差；
S23:根据偏差控制碟式太阳能热发电系统的聚光碟的位置， 以使太阳 光的光线经聚光碟反射后完全聚焦。
S24: 按照天文算法控制所述聚光碟的位置。
采用这种方法， 上述步骤 S211和步骤 S24充分考虑了当天气情况异 常、 不容易拍摄到太阳图像时 （例如阴天云遮挡太阳， 或者雨雪天气） 的 情况， 通过对摄像机拍摄的太阳图像并不能得到太阳位置， 当然也无法判 断聚光碟与太阳光线的偏差， 此时聚光碟只需采用天文算法控制即可。 这 种对日跟踪方法节省了在特殊情况下的能耗， 并且避免了现有技术中的误 操作现象， 大大提高了碟式太阳能热发电系统的工作稳定性。
在另一种具体实施方式中，如图 2所示，上述对日跟踪方法的步骤 S211 和步骤 S23之间还可以包括：
步骤 S221 : 判断偏差是否在允许范围内， 若是， 则执行步骤 S24; 若 不是则执行步骤 S23。
采用这种方法， 即首先预设一个能够保证碟式太阳能热发电系统稳定 工作的误差允许范围，并且通过步骤 S221允许安装误差、 系统误差等在该 范围内发生，这使得碟式太阳能热发电系统在一定时间段内有一个 "积累" 误差的过程， 直至误差积累到超出允许范围时， 对日跟踪系统才会根据偏 差进行反馈控制， 以消除偏差。 由此可见， 这种只在小范围内改变太阳给 定位置的输出值的方法在保证碟式太阳能热发电系统稳定工作的同时， 还 最大可能地节省了能源功耗， 既继承了天文算法太阳跟踪方法的鲁棒性强 的特点， 同时还能改善天文算法的精确度不高、 自身不能消除系统误差的 缺点。
下面通过列举各种类型的太阳图像来具体讲解上述对日跟踪方法的实 施步骤。
请参考图 3至图 6, 图中 A所示为摄像机调整焦距后设定的基准视野 范围， 图中 B所示为系统在初期校正后准确跟踪时拍摄的太阳图像经软件 计算后得到的基准面域， 图中 0点为摄像机的视野中心， 图中 C为当前拍 摄到的太阳位置面域， 实际控制过程中通过比较 B、 C的位置偏差来计算 聚光碟与太阳光线的偏差。
当拍摄到的图像如图 3所示时， 由于该图中 B和 C重合， 因此通过图 3 计算后得到的聚光碟和太阳光线的偏差为零， 即聚光碟已经达到准确跟 踪， 此时只需按照天文算法运行对日跟踪系统。
当拍摄到的图像如图 4或图 5所示时，这两幅图中 B和 C的重合度较 小， 尤其图 4中二者完全不重合， 则通过图 4计算获取的偏差在允许范围 之外， 且偏差较大， 通过图 5计算获取的偏差在允许范围之外， 且偏差较 小。 因此， 针对图 4, 需要较大程度地改变聚光碟的位置以消除误差， 针 对图 5 , 只需较小程度地改变聚光碟的位置以消除误差。
当拍摄到的图像如图 6所示时，由于该图中 B和 C的位置重合度较高， 因此通过图 6计算后得到的聚光碟和太阳光线的偏差在允许范围内， 按照 天文算法控制所述聚光碟的位置即可。
在另一种具体实施方式中， 上述对日跟踪方法的步骤 S23还可以具体 包括： S231 : 根据偏差计算聚光碟的方位角、 高度角的偏差校正值；
S232: 判断偏差校正值是否大于校正限幅值， 若是， 执行步骤 S233; 若不是， 执行步骤 S234;
S233: 按照校正限幅值调整聚光碟的位置；
S234: 按照偏差校正值调整聚光碟的位置。
采用这种方法， 通过预设一个校正限幅值来限制允许调整的最大偏差 校正值， 例如， 如果太阳天文算法的包括跟踪误差在内的所有误差在 2。以 内， 可以设定校正限幅值也为 2°, 这样， 在上述对日跟踪控制方法的控制 过程中的最大偏差校正值即为 2。， 这就避免了对日跟踪方法的控制过程中 由于突发故障导致突然大幅度改变聚光碟的角度等误操作现象的发生。 进 一步保证了对日跟踪方法的准确性和安全性。
在另一种具体实施方式中， 上述碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方 法还包括：
获取当前风速、 当前风向信号， 并判断风速是否过大， 若是， 则根据 风向开启太阳能热发电系统的避风保护装置； 若不是， 则保持避风保护装 置为关闭状态。
采用这种方法， 能够对聚光碟起到一定的保护作用， 防止风速过大或 风向过偏而对聚光碟造成破坏， 进一步保证太阳能热发电系统的工作稳定 性和可靠性。 由于避风保护装置的结构是现有技术， 在此不在赘述。
此外，本发明还提供一种用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪系统， 对日跟踪系统包括图像采集部件 1、位置检测部件 5、控制器 2和执行机构 3。
图像采集部件 1用于采集太阳图像信息；
位置检测部件 5用于检测聚光碟的位置；
控制器 2, 包括相互连接的图像处理单元 21、计算单元 22和指令输出 单元 23; 图像处理单元 21与图像采集部件 1连接， 用于对太阳图像信息 进行分析处理， 以获取太阳的位置； 计算单元 22用于根据太阳的位置和聚 光碟的位置获取聚光碟和太阳光线的偏差；指令输出单元 23用于根据偏差 获取并输出调整太阳能热发电系统的聚光碟的偏差校正值， 以使太阳光的 光线经聚光碟反射后完全聚焦； 执行机构 3 , 与控制器 2连接， 用于根据偏差校正值调整聚光碟的位 置。 具体地， 执行机构 3可以包括伺服驱动器、 伺服电机和传动装置的运 动过执行机构 3 , 具体通过改变聚光碟的高度角和方位角进行位置调整。
进一步的方案中， 上述控制器 2还可以用于判断分析处理单元是否获 取了太阳的位置， 并在未获取太阳的位置时， 输出按照天文算法控制聚光 碟位置的控制指令。
更进一步的方案中， 上述控制器 2还可以用于判断偏差是否在允许范 围内； 若是则输出按照天文算法控制聚光碟位置的指令， 若不是则根据偏 差获取并输出偏差校正值。
另一种具体实施方式中， 上述控制器 2还可以用于根据偏差计算聚光 碟的方位角、 高度角的偏差校正值， 并判断偏差校正值是否大于校正限幅 值， 若是则输出校正限幅值； 若不是则输出偏差校正值。
另一种具体实施方式中， 上述对日跟踪系统还包括连接于控制器 2输 入端的风速风向检测部件 4, 用于检测当前风速、 风向信号； 太阳能热发电系统的避风保护装置的指令。
由于上述碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法具有上述技术效果， 因此， 与之对应的对日跟踪系统也应当具有相应的技术效果， 在此不再赘 述。
以上对本发明所提供的用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和 方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其 核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本 发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修 饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1、 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法， 其特征在于， 包括如 下步骤：
1 )采集太阳图像信息，并通过软件对所述太阳图像信息进行分析处理， 以获取太阳的位置；
2 )检测所述聚光碟的位置，根据所述太阳的位置和所述聚光碟的位置， 权
获取聚光碟和太阳光线的偏差；
3)根据所述偏差控制所述碟式利 _太阳能热发电系统的聚光碟的位置， 以
1
使所述太阳光的光线经所述聚光碟反射 o要后完全聚焦。
2、 根据权利要求 1 所述的用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方 求
法， 其特征在于， 所述步骤 1 )和步骤 2)之间还设有步骤
11)判断所述步骤 1 )是否获取了所述太阳的位置， 若是， 则执行步 骤 2), 若不能， 则执行步骤 4):
4)按照天文算法控制所述聚光碟的位置。
3、 根据权利要求 2 所述的用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方 法， 其特征在于， 所述步骤 11 )和所述步骤 3)之间还设有步骤
21)判断所述偏差是否在允许范围内， 若是， 则执行步骤 4); 若不是 则执行步骤 3)。
4、根据权利要求 1-3任一项所述的用于碟式太阳能热发电系统的对日 跟踪方法， 其特征在于， 所述步骤 3)具体为：
31)根据所述偏差计算所述聚光碟的方位角、 高度角的偏差校正值；
32)判断所述偏差校正值是否大于校正限幅值， 若是， 执行步骤 33); 若不是， 执行步骤 34);
33 )按照所述校正限幅值调整所述聚光碟的位置；
34)按照所述偏差校正值调整所述聚光碟的位置。
5、根据权利要求 1-3任一项所述的用于碟式太阳能热发电系统的对日 跟踪方法， 其特征在于， 还包括：
获取当前风速、 当前风向信号，并判断所述风速是否过大或风向过偏， 若是， 则开启所述太阳能热发电系统的避风保护装置； 若不是， 则保持所 述避风保护装置为关闭状态。
6、 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪系统， 其特征在于， 所述对 日跟踪系统包括：
图像采集部件 （1 ), 用于采集太阳图像信息；
位置检测部件 （5 ), 用于检测聚光碟的位置；
控制器（ 2 ) , 包括依次连接的图像处理单元（ 21 )、 计算单元（ 22 )和 指令输出单元（23 )； 所述图像处理单元（21 )与所述图像采集部件（1 ) 连接， 用于对所述太阳图像信息进行分析处理， 以获取太阳的位置； 所述 计算单元（22 )用于根据所述太阳的位置和聚光碟的位置获取聚光碟和太 阳光线的偏差； 所述指令输出单元（23 )用于根据所述偏差获取并输出调 整所述太阳能热发电系统的聚光碟的偏差校正值， 以使太阳的光线经所述 聚光碟反射后完全聚焦；
执行机构（3 ), 与所述控制器（2 )连接， 用于根据所述偏差校正值调 整所述聚光碟的位置。
7、 根据权利要求 6 所述的用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪系 统， 其特征在于， 所述控制器（2 )还用于判断所述分析处理单元是否获取 了所述太阳的位置， 并在未获取所述太阳的位置时， 输出按照天文算法控 制所述聚光碟位置的控制指令。
8、 根据权利要求 7 所述的用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪系 统，其特征在于，所述控制器（ 2 )还用于判断所述偏差是否在允许范围内； 若是则输出按照天文算法控制聚光碟位置的指令， 若不是则根据所述偏差 获取并输出所述偏差校正值。
9、根据权利要求 6-8任一项所述的用于碟式太阳能热发电系统的对日 跟踪系统， 其特征在于， 所述控制器（2 )还用于根据所述偏差计算所述聚 光碟的方位角、 高度角的偏差校正值， 并判断所述偏差校正值是否大于校 正限幅值， 若是则输出校正限幅值； 若不是则输出偏差校正值。
10、 根据权利要求 6-8任一项所述的用于碟式太阳能热发电系统的对 日跟踪系统，其特征在于，所述对日跟踪系统还包括连接于所述控制器（2 ) 输入端的风速风向检测部件 （4 ), 用于检测当前风速、 风向信号； 是则输出开启太阳能热发电系统的避风保护装置的指令。
PCT/CN2013/080087 2012-08-22 2013-07-25 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统 WO2014029254A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210300697.5 2012-08-22
CN2012103006975A CN102778900A (zh) 2012-08-22 2012-08-22 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014029254A1 true WO2014029254A1 (zh) 2014-02-27

Family

ID=47123833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2013/080087 WO2014029254A1 (zh) 2012-08-22 2013-07-25 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102778900A (zh)
WO (1) WO2014029254A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102778900A (zh) * 2012-08-22 2012-11-14 湘电集团有限公司 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统
CN103840757B (zh) * 2014-03-26 2016-03-23 电子科技大学 用于光伏发电设备的太阳跟踪方法及装置
CN105091369A (zh) * 2014-05-15 2015-11-25 杭州三花研究院有限公司 碟式太阳能热利用系统及其控制方法
CN104062743A (zh) * 2014-07-07 2014-09-24 大连宏海新能源发展有限公司 用于太阳能聚光镜片调整的自动调焦系统及其调焦方法
CN105334868B (zh) * 2014-07-10 2019-02-15 湘电集团有限公司 一种校正聚光碟跟踪系统误差的方法和装置
CN105716558B (zh) * 2014-12-05 2018-07-27 湘电集团有限公司 一种误差校正的方法及系统
CN104834324A (zh) * 2015-05-13 2015-08-12 南京工程学院 一种基于视日运动轨迹和图像采集的太阳跟踪控制器及方法
CN104932543B (zh) * 2015-05-21 2017-10-24 张智博 用于碟式太阳能发电装置的太阳跟踪控制系统及控制方法
CN105630008B (zh) * 2015-12-24 2018-07-20 湘电集团有限公司 一种太阳能光热发电跟踪系统及其精度检测装置
CN106642741B (zh) * 2017-02-23 2019-11-05 宁波华斯特林电机制造有限公司 一种太阳能焦点可视化纠正系统
CN107678448B (zh) * 2017-11-27 2023-06-02 上海晶电新能源有限公司 一种基于天体图像的追日校正系统及其方法
CN107975776A (zh) * 2017-12-18 2018-05-01 信利光电股份有限公司 一种用于舞台的灯光自动追随方法和系统
CN111865203A (zh) * 2020-07-23 2020-10-30 上海亮衡信息科技有限公司 光伏发电方法、装置、计算机设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201149660Y (zh) * 2008-01-16 2008-11-12 重庆大学 一种碟形太阳能收集器跟踪装置
CN101859150A (zh) * 2010-04-20 2010-10-13 南京航空航天大学 用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置与方法
CN101872197A (zh) * 2010-05-18 2010-10-27 浙江大学 基于单摄像头的太阳跟踪定位装置与方法
US7906750B2 (en) * 2007-03-30 2011-03-15 Esolar, Inc. Heliostat with integrated image-based tracking controller
CN102778900A (zh) * 2012-08-22 2012-11-14 湘电集团有限公司 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3422813A1 (de) * 1984-06-20 1986-01-02 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Opto-elektronischer sensor fuer die nachfuehrung von sonnenkonzentratoren
US7207327B2 (en) * 2004-06-15 2007-04-24 United Technologies Corporation Feedback control method for a heliostat
KR100732616B1 (ko) * 2006-04-12 2007-06-27 한영준 태양전지판 출력전압 미분 특성을 이용한 태양광 추적장치및 그 제어방법
US8122878B1 (en) * 2006-10-20 2012-02-28 Energy Innovations, Inc. Solar concentrator with camera alignment and tracking
CN100592231C (zh) * 2008-03-05 2010-02-24 中国科学院国家天文台 全日面导行方法和系统
CN101943915B (zh) * 2010-06-29 2012-04-11 浙江中控太阳能技术有限公司 基于参照镜的日光反射镜闭环控制系统及其方法
CN201936194U (zh) * 2011-02-10 2011-08-17 南通大学 基于双抛物面的太阳光自动跟踪聚光装置
CN202331218U (zh) * 2011-12-05 2012-07-11 西安电子科技大学 高精度向日自动跟踪控制装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7906750B2 (en) * 2007-03-30 2011-03-15 Esolar, Inc. Heliostat with integrated image-based tracking controller
CN201149660Y (zh) * 2008-01-16 2008-11-12 重庆大学 一种碟形太阳能收集器跟踪装置
CN101859150A (zh) * 2010-04-20 2010-10-13 南京航空航天大学 用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置与方法
CN101872197A (zh) * 2010-05-18 2010-10-27 浙江大学 基于单摄像头的太阳跟踪定位装置与方法
CN102778900A (zh) * 2012-08-22 2012-11-14 湘电集团有限公司 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102778900A (zh) 2012-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014029254A1 (zh) 用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和跟踪系统
WO2014015773A1 (zh) 一种用于碟式太阳能热发电系统的对日跟踪方法和系统
CN102506811B (zh) 基于图像检测的定日镜反射角度在线检测及校正方法
US8290207B2 (en) Solar power device
CN101859150B (zh) 用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置与方法
CN202548648U (zh) 一种太阳自动追踪系统
CN102980313A (zh) 太阳能塔式光热电站的定日镜误差校正系统和方法
TW201231898A (en) Sun tracking method and sun tracking system
US20090260618A1 (en) Solar tracking apparatus and solar electric power generation system thereof
WO2013170563A1 (zh) 太阳能实时跟踪系统
CN102354222A (zh) 一种双轴太阳能光伏阵列发电系统的无阴影跟踪方法
CN103744437A (zh) 太阳能自动跟踪系统的跟踪方法
CN111130444A (zh) 一种高精度聚光太阳电池双轴太阳跟踪系统与方法
CN201518463U (zh) 一种全程太阳跟踪器
CN104331089A (zh) 基于图像分析的户用光伏电池自动跟踪系统及方法
Mao et al. Design of ARM-based solar tracking system
CN102297678A (zh) 基于固定传感器的太阳跟踪定位装置及方法
CN109857154A (zh) 一种菲涅尔光热发电系统中反射镜太阳跟踪方法和装置
CN102411375A (zh) 对日光反射装置进行精确控制的方法和系统
CN103135600A (zh) 一种定日镜控制系统
KR101412783B1 (ko) 하이브리드식 태양추적장치를 이용한 헬리오스타트 제어 장치 및 방법
CN101458529B (zh) 太阳跟踪定位装置
KR101570741B1 (ko) 반사경이 구비된 고정형 태양광 발전기
CN102478854A (zh) 聚光太阳自动跟踪系统
CN204254913U (zh) 一种用于光热发电的光线偏离监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13831780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13831780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1