一種控制集熱器光斑的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實施例涉及集熱塔的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種控制集熱器光斑的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]塔式太陽能光熱電站是一種聚焦式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。塔式系統(tǒng)是在地面建立一座集熱塔，塔頂安裝集熱器，集熱塔周圍安裝一定數(shù)量的定日鏡，定日鏡將太陽光聚集到塔頂?shù)募療崞魃希ㄟ^加熱集熱器內(nèi)的工質(zhì)產(chǎn)生高溫蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。
[0003]集熱塔周圍的大量定日鏡構(gòu)成鏡場，控制鏡場中的每一面定日鏡使其聚焦太陽光斑精確投射到集熱器的目標位置是鏡場控制的關(guān)鍵技術(shù)。太陽在運行過程中其高度角和方位角隨時間不斷變化，要使定日鏡聚焦光斑時刻投射到集熱器上，需要定日鏡跟隨太陽不斷調(diào)整自己的姿態(tài)，一般定日鏡采用俯仰軸和旋轉(zhuǎn)軸，兩軸跟蹤控制方式。定日鏡的控制方式一般可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種控制方式。開環(huán)控制是根據(jù)太陽運行規(guī)律計算出每一時刻太陽高度角和方位角，結(jié)合定日鏡及集熱器的位置，根據(jù)幾何光學(xué)原理可以計算出要保證定日鏡光斑投射到集熱器上定日鏡表面的法線方向，通過驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整定日鏡俯仰軸和旋轉(zhuǎn)軸以控制定日鏡法線方向，可以實現(xiàn)聚焦光斑對集熱器的跟蹤。當前建成的商業(yè)化電站如美國的Ivanpah和新月沙丘電站都是采用的開環(huán)控制方式。
[0004]開環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，但是由于該方法無法消除跟蹤系統(tǒng)機械偏差并且在連續(xù)跟蹤過程中會產(chǎn)生累積誤差，導(dǎo)致跟蹤精度不高，并且隨著定日鏡工作時間越久機械磨損會導(dǎo)致跟蹤精度不斷降低。由于定日鏡跟蹤精度低會導(dǎo)致無法精確控制定日鏡聚焦光斑在集熱器上的投射位置，從而無法精確控制集熱器上的能量密度分布，增加了集熱器控制難度并且會造成集熱器局部溫度過高損壞集熱器或集熱器局部溫度過低導(dǎo)致內(nèi)部工質(zhì)凍結(jié)等問題。
[0005]另一種為閉環(huán)控制方式，閉環(huán)控制方式需要在每臺定日鏡上安裝光敏傳感器，并且要調(diào)整光斑在集熱器上的位置時需要調(diào)整光敏傳感器的角度。在商業(yè)化光熱電站中，定日鏡的數(shù)量一般在幾千臺到上萬臺，每臺定日鏡安裝傳感器會帶來很大的成本增加，并且光敏傳感器的角度要進行機械調(diào)整，調(diào)整精確調(diào)整也是一個難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例的目的在于提出一種控制集熱器光斑的方法及裝置，旨在解決如何簡便的實現(xiàn)閉環(huán)控制的問題。
[0007]為達此目的，本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案:
[0008]—種控制集熱器光斑的方法，所述方法包括:
[0009]通過開環(huán)控制方法將定日鏡光斑聚焦到集熱器上；
[0010]啟動設(shè)置在所述集熱器四周的至少三個圖像傳感器，所述至少三個圖像傳感器分別在以集熱器的中心為圓心的圓周上；
[0011]通過閉環(huán)控制方法和所述圖像傳感器將所述至少三個定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心。
[0012]優(yōu)選地，所述啟動設(shè)置在所述集熱器四周的至少三個圖像傳感器，包括:
[0013]啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的上下兩個圖像傳感器；或者，
[0014]啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的左右兩個圖像傳感器；或者，
[0015]啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的上下、左右四個圖像傳感器；或者，
[0016]啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的圓形分布的圖像傳感器；或者，
[0017]啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的預(yù)設(shè)形狀分布的圖像傳感器。
[0018]優(yōu)選地，所述通過閉環(huán)控制方法和所述至少三個圖像傳感器將所述定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心，包括:
[0019]若所述至少三個圖像傳感器上的灰度值相同，則所述定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心；
[0020]若所述至少三個圖像傳感器上的灰度值不相同，則調(diào)整所述定日鏡光斑的位置，使得所述至少三個圖像傳感器上的灰度值相同。
[0021]優(yōu)選地，所述通過閉環(huán)控制方法和所述至少三個圖像傳感器將所述定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心，包括:
[0022]若所述至少三個圖像傳感器上的預(yù)設(shè)的值相同，則所述定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心；
[0023]若所述至少三個圖像傳感器上的預(yù)設(shè)的值不相同，則調(diào)整所述定日鏡光斑的位置，使得所述至少三個圖像傳感器上的預(yù)設(shè)的值相同。
[0024]優(yōu)選地，所述通過閉環(huán)控制方法和所述至少三個圖像傳感器將所述定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心之前，還包括:
[0025]通過設(shè)置在所述圖像傳感器前面的濾光裝置，使得所述圖像傳感器的光斑處于未飽和狀態(tài)；
[0026]對所述圖像傳感器的灰度值進行校準，使得在相同光照條件下相對稱的所述圖像傳感器的灰度值相同。
[0027]一種控制集熱器光斑的裝置，所述裝置包括:
[0028]第一聚焦模塊，用于通過開環(huán)控制方法將定日鏡光斑聚焦到集熱器上；
[0029]啟動模塊，用于啟動設(shè)置在所述集熱器四周的至少三個圖像傳感器，所述至少三個圖像傳感器分別在以集熱器的中心為圓心的圓周上；
[0030]第二聚焦模塊，用于通過閉環(huán)控制方法和所述圖像傳感器將所述至少三個定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心。
[0031 ] 優(yōu)選地，所述啟動模塊包括:
[0032]第一啟動單元，用于啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的上下兩個圖像傳感器；
[0033]第二啟動單元，用于啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的左右兩個圖像傳感器；
[0034]第三啟動單元，用于啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的上下、左右四個圖像傳感器；
[0035]第四啟動單元，用于啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的圓形分布的圖像傳感器；
[0036]第五啟動單元，用于啟動設(shè)置在所述集熱器四周以所述集熱器為中心對稱的預(yù)設(shè)形狀分布的圖像傳感器。
[0037]優(yōu)選地，所述第二聚焦模塊，包括:
[0038]第一聚焦單元，用于若所述至少三個圖像傳感器上的灰度值相同，則所述定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心；
[0039]第二聚焦單元，用于若所述至少三個圖像傳感器上的灰度值不相同，則調(diào)整所述定日鏡光斑的位置，使得所述至少三個圖像傳感器上的灰度值相同。
[0040]優(yōu)選地，所述第二聚焦模塊，包括:
[0041]第三聚焦單元，用于若所述至少三個圖像傳感器上的預(yù)設(shè)的值相同，則所述定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心；
[0042]第四聚焦單元，用于若所述至少三個圖像傳感器上的預(yù)設(shè)的值不相同，則調(diào)整所述定日鏡光斑的位置，使得所述至少三個圖像傳感器上的預(yù)設(shè)的值相同。
[0043]優(yōu)選地，所述裝置還包括:
[0044]設(shè)置模塊，用于通過設(shè)置在所述圖像傳感器前面的濾光裝置，使得所述圖像傳感器的光斑處于未飽和狀態(tài)；
[0045]校準模塊，用于對所述圖像傳感器的灰度值進行校準，使得在相同光照條件下相對稱的所述圖像傳感器的灰度值相同。
[0046]本發(fā)明實施例通過開環(huán)控制方法將定日鏡光斑聚焦到集熱器上；啟動設(shè)置在所述集熱器四周的至少三個圖像傳感器；通過閉環(huán)控制方法和所述圖像傳感器將所述至少三個定日鏡光斑聚焦在所述集熱器的中心，通過檢測定日鏡光斑的位置信息對定日鏡光斑位置進行閉環(huán)控制，可以比開環(huán)控制獲得更高的光斑定位精度，同時降低了對定日鏡跟蹤驅(qū)動結(jié)構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)的精度要求；通過閉環(huán)跟蹤提高光斑定位精度，可以減少因光斑定位偏差導(dǎo)致集熱器能量損失，提高集熱效率，同時可提高集熱器上熱量分布的穩(wěn)定性，有利于集熱器控制；通過在集熱器周圍放置一組圖像傳感器從而實現(xiàn)對大量定日鏡的閉環(huán)控制，與現(xiàn)有的在定日鏡上面安裝傳感器裝置實現(xiàn)閉環(huán)控制相比，本發(fā)明采用傳感器數(shù)量較少，易于降低成本和減少安裝調(diào)試工作量。
【附圖說明】
[0047]圖1是本發(fā)明實施例控制集熱器光斑的方法第一實施例的流程示意圖；
[0048]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種塔式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0049]圖3是本發(fā)明實施例提供的一種圖像傳感器的安裝結(jié)構(gòu)圖；
[0050]圖4是本發(fā)明實施例控制集熱器光斑的方法第二實施例的流程示意圖；
[0051]圖5是本發(fā)明實施例控制集熱器光斑的裝置的功能模塊示意圖；
[0052]圖6是本發(fā)明實施例啟動模塊的功能模塊示意圖；
[0053]圖7是本發(fā)明實施例第二聚焦模塊的功能模塊示意圖；
[0054]圖8是本發(fā)明實施例第第二聚焦模塊的功能模塊示意圖；
[0055]圖9是本發(fā)明實施例控制集熱器光斑的裝置的功能模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0056]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明實施例，而非對本發(fā)明實施例的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分而