[发明专利]一种塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法

权利要求书

1.一种塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，所述控制方法中的塔式太阳能结构包括集热塔、接收器和由数个定日镜组成的定日镜场，所述接收器安装在集热塔上，其特征在于：所述控制方法的步骤如下：对接收器做区块划分，所划分的区块一一对应定日镜场的片区，片区内的定日镜分别聚焦到指定的区块上，使定日镜场中各个片区的光斑分别聚焦于接收器上对应的区块，以分散定日镜场反射过来的能量，并有秩序地动态调整光斑的分布，由此控制接收器上各区块的聚光比，使得接收器的温度均匀；使用红外热像仪绘制温度曲线，以此作为控制及反馈的依据，另在接收器后面若干个点设置热电偶，作为校准红外热像仪的标定温度；预先根据接收器具体结构及导热介质的种类、流向、流量因素计算出每个区块可以接收的能流密度，以便做区片划分的依据；接收器上所划分的区块分为静态区块和动态区块，静态区块划分的面积较大，主要吸收距离较远的定日镜反射过来的能量，对应的定日镜场片区较固定，根据设备精度的情况，在同一静态区块设置几个聚焦点，使得分布更为均匀；在接收器附近设置一些吸收率低的区域作为聚焦调试区域，在不确定聚焦中心是否在预期位置时候，可汇聚在聚焦调试区域，然后再把光斑移到接收器上预期的区块上。

2.根据权利要求1所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：通过计算某一时刻各个定日镜在接收器上的光斑尺寸大小，以光斑尺寸和定日镜位置作为划分依据对定日镜场的定日镜进行分片区，将接收器的区块和定日镜场片区的对应关系动态调整；不同季节，不同时间，太阳的位置都在变化，每个定日镜的光斑大小也会发生变化，需提前计算一年内每一天定日镜光斑大小的变化曲线，并由此对定日镜场的片区重新划分，在一定时间间隔内做出调整，确保实时优化聚焦，使得接收器的温度均匀，防患于未然，降低接收器过热烧毁的情况。

3.根据权利要求1所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：动态区块划分的面积较小，主要吸收距离较近的定日镜反射过来的能量，并根据对应的定日镜场片区随着时间变化带来的光斑大小变化进行重组和划分。

4.根据权利要求1所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：通过考虑接收器的结构以及传热介质类型、流量、流向的因素，事先计算好接收器每个区块可承受的能流密度，以便为接收器区块和定日镜场片区的划分提供依据。

5.根据权利要求1所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：事先做好接收器上实时温度分布曲线绘制工作，以确保控制方法利用反馈调整的流程进行。

6.根据权利要求3所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：所述塔式太阳能结构在运行过程中，当监控系统仍显示接收器出现某区块超过警戒温度，或者几个区块温差较大时，则迅速采取非常规的方案去调整接收器区块与定日镜场片区的对应关系，使得接收器的温度均匀。

7.根据权利要求6所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：所述非常规的方案为立即不加区分地移走部分相对应的定日镜，使这些被移走的定日镜聚焦到别的区块上，别的区块指那些温度较低的动态区块和/或静态区块的边缘区域；或者所述非常规的方案为当监控系统显示某区块超过警戒温度且温升迅速，则把部分定日镜光斑迅速地大幅移动，直接做局部弃光处理，以避免由于局部过热带来的接收器烧毁的情况发生。

8.根据权利要求3所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：在北半球上，对于单向型的接收器，定日镜场都在集热塔北面，接收器采取静态区块居中，动态区块在两侧的布局方式；对于全向型的接收器，定日镜环绕集热塔排布，集热塔北面的定日镜多，距离远，因而北面接收器中间区域划为静态区块的模式，接收来自于北面定日镜场中距离较远的定日镜，接收器中的其余区域都按照动态区块的模式。

9.根据权利要求1所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：对于设备制作精度误差较大，聚焦不确定性更大的系统，在光照比较强的时候，在未到下一常规调整时间段的时候，主动采用各动态区块互换对应区片的方式，使得某片区镜场以比常规调整时段更短的时间间隔就改变聚焦的点，即便是某区块的聚光可能发生超过预期的情况，但由于在较短的时间间隔就调换到别的区块，光斑的移动在一定程度上减少接收器上的温度不均匀性；通过增加少量驱动能量消耗，却降低了发生接收器过热烧坏的概率，防患于未然，确保接收器在不弃光的情况下安全度过峰值光照期。

10.根据权利要求1所述的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，其特征在于：在光强较大时，把距离特别近的定日镜划入接收器上与其入射光有一定夹角的片区，由于入射光线与接收器表面法线夹角较大时，光斑在接收器上被拉大，聚光比下降，从而减少接收器局部过热的概率。