[发明专利]一种塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法，属于太阳能光热发电应用技术领域，具体用于控制塔式太阳能系统的聚焦控制方面。

背景技术

太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过导热介质带走，并由换热装置产生蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。塔式太阳能发电是重要的光热发电模式，也是最有大规模商业化应用前景的模式之一。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，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接收器上，把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给导热介质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做功，带动发电机，最后以电能的形式输出。太阳能光热发电系统主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。

相比一般新能源发电，如风电和光伏发电，塔式太阳能光热发电一个重要的优势是可以较为廉价地大规模储能。塔式太阳能发电系统集热和发电两个环节独立，通过储热的方式对太阳能进行存储，避免了使用昂贵的蓄电池来蓄电的环节，从而使太阳能大量存储成为可能。正是由于这个特性，塔式太阳能所发的电力输出平稳，几乎不对电网带来影响，且可提前预测和分配，极大地提高电源部分的可调节性，可以削峰平谷。由于没有其他新能源常见的不确定性和波动性的问题，塔式太阳能光热发电没有一般新能源发电不确定性带来的占比受限问题。大规模建造塔式太阳能电站，跟风电和光伏按一定比例搭配，可在一定程度上解决风电和光伏发电的峰谷波动问题，使得电网接纳新能源电力的能力大增。因此，新能源发电的占比得以突破瓶颈，进一步增加。

由于塔式太阳能电站的镜场面积巨大，定日镜众多，接收器上的能量密度很高，聚光比一般超过1000倍，由于系统内各种误差的不可预知性带来的聚焦的不均匀性，使得局部区域聚光比往往比预期高得多，过高的能量密度很容易使得接收器出现局部过热的情况，轻则使得传热介质（主要指熔盐）分解或恶化，重则使得接收器烧毁或爆裂，从而使得整个系统瘫痪。这个原因一直制约着塔式太阳能电站的发展，目前只能通过降低聚光比，降低导热介质的工作温度运行来减少这个问题带来的影响，然而这样做也降低了系统的效率，牺牲了项目的经济性。这样的妥协做法严重地阻碍了塔式太阳能电站的商业化进展，因此急需摸索出一种克服这个问题的方法。

现在也有一些相对较好的塔式太阳能镜场聚焦方法，如公开日为2015年03月11日，公开号为CN104408527A的中国专利中，公开了一种塔式太阳能热电系统镜场的聚焦策略优化方法，该塔式太阳能热电系统镜场的聚焦策略优化方法虽然能在保证吸热器接收到的能量尽可能多的前提下，使吸热器受热面上的能量分布均匀，有利于保护吸热器、提高换热效率、加强系统性能，但是整个方法较为繁琐，操作不便。

综上所述，目前还没有一种工艺简单，接收器上光斑分布均匀，能减少高聚光比对接收器的冲击，提高系统可靠性及接收器使用寿命的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种工艺简单，接收器上光斑分布均匀，能减少高聚光比对接收器的冲击，提高系统可靠性及接收器使用寿命的塔式太阳能定日镜场聚焦的控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该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。进而控制接收器上的温度分布曲线，使得接收器上光强分布和温度分布趋于合理，缓解由于温差带来的应力问题，由此减少接收器受到的冲击，提高系统的可靠性及接收器的寿命。整个定日镜场划分的片区在接收器上区块有一一对应的关系，没有遗漏，也没有一对多的情况。