基于跟踪轴参考位错位法的定日镜自动纠偏系统

以北京延庆塔式太阳能热发电站的定日镜场自动纠偏系统为研究对象,基于跟踪轴参考位错位法提出定日镜自动纠偏流程以及定日镜两旋转轴参考位偏差量的计算方法。利用迭代的方法,依据这两个方向上的偏差在短时间内修正定日镜的跟踪角度,直至偏差小于纠偏阈值。在每个定日镜跟踪角度修正过程中,两个方向的偏差被用于产生一个临时的对称目标点,并利用定日镜跟踪角度计算公式计算此目标点对应的跟踪角度。利用定日镜场两台定日镜进行实验,实验结果显示定日镜自动纠偏系统可减小定日镜的跟踪误差。     

定日镜光斑动态漂移特性的研究

以塔式太阳能热发电系统中的定日镜为研究对象,首先提出一种基于光学反射原理的定日镜反射光斑中心计算方法;然后在理想情况下分析不同塔高、不同位置、不同时刻定日镜光斑中心点的动态变化规律,进一步考虑跟踪误差对定日镜反射光斑漂移特性的影响;最后对矩形全镜场中春分日不同时刻的光斑动态漂移特性进行仿真计算并得出相应结论,为有效实现定日镜的追日聚光跟踪控制和参数校正,提高追日跟踪精度及全境场的聚光效率提供理论依据。     

一种定日镜场有效镜面面积的评估方法

以定日镜轮廓向地平面投影法计算定日镜镜面的阴影与遮挡损失。定日镜有效面积还受镜面破损、运行故障比例和镜面遮盖损失的影响,因此引入修正因子,得出一种定日镜场总有效镜面面积的评估方法。以宿迁200 kW塔式太阳能光热电站的定日镜场为例,计算定日镜场在4个典型日的阴影与遮挡效率,进而得到定日镜场的平均有效镜面面积。     

塔式电站定日镜场布置范围的理论分析

采用MALAB编程,计算了余弦效率、大气透过效率以及吸热器开口平面上的截断效率,并将这三项效率的乘积定义为地面利用效率用于限制定日镜场的布置范围,进而分析了一些参数对定日镜场布置范围的影响。分析结果表明,地面利用效率可有效限定定日镜场的布置范围。与接收塔光学高度和吸热器开口的倾斜角度相比,吸热器的开口尺寸和定日镜的整体误差大小在很大程度上限定了定日镜场的布置范围。要增大电站容量,必须增大吸热器开口尺寸。而提高定日镜的整体性能不但可提高定日镜场的光学效率,也可有效扩大定日镜场的布置范围,增大电站容量。     

塔式太阳能聚光系统定日镜的运动规律及跟踪精度分析

本文讨论了塔式太阳能聚光系统定日镜的运动规律,绘制了定日镜运行图,对跟踪精度进行了分析,并做了典型计算。 塔式太阳能热发电系统的定日镜,必须按一定的规律运动,以达到定向聚光的目的。为了确定跟踪精度,应对定日镜的跟踪偏差及其引起的反射影象的偏移进行计算。     

定日镜跟踪的误差源分析及其算法改进

介绍定日镜跟踪误差的来源,并进行分类,推导它们与定日镜实际姿态角之间的解析关系,并根据旋转矩阵的特性和光的反射定律,设计定日镜跟踪的改进算法。为评价该算法,利用CAD和CAE软件,建立含多种误差的定日镜模型及其仿真运行环境,仿真结果表明该改进算法误差小于0.14 mrad,满足系统对定日镜的跟踪准确度要求,适用于计算资源有限的定日镜本地控制器。     

塔式太阳能电站分离式吸热器热流分布与定日镜场设计研究

优化定日镜场,提高其年聚光效率是降低塔式太阳能电站投资成本的主要途径。以直接蒸汽(DSG)塔式太阳能电站的分离式吸热器为研究对象,为解决现有定日镜场设计过程复杂、耗时较长的不足,利用锥体光学法和径向间距优化法来设计定日镜场。为满足分离式吸热器蒸发段和过热段所需要的热量,采用分配、迭代计算方法得到了分离式吸热器蒸发段和过热段所对应的定日镜场。由于分离式吸热器与定日镜场之间的光热耦合方式比较复杂,因此采用计算精度较高的射线追踪法对分离式吸热器表面的热流分布进行模拟。研究结果表明:通过模拟得到的分离式吸热器所对应定日镜场的布置形式,可使该定日镜场的年聚光效率达到0.652 2,其中分离式吸热器的蒸发段和过热段分别对应了442个和182个定日镜;设计点时刻(春分12:00),分离式吸热器蒸发段和过热段接收的热量分别为35.48 MW和14.19 MW,所获得的热流分布结果可为分离式吸热器的管束布置方式和热学性能计算奠定基础。     

塔式太阳能电站聚光镜场的土地利用率研究

塔式太阳能热发电站的聚光镜场大多是由按一定规律排列的矩形定日镜组成,在相邻定日镜间无机械碰撞的情况下,聚光镜场的最大土地利用率仅为58%。文章提出了选用规则交错排列的聚光镜场布置方案,建立不同形状定日镜的土地利用模型,并计算出不同情况下的最大土地利用率。通过仿真得出,矩形定日镜和六边形定日镜在一定长宽比时可获得最大土地利用率,其中六边形定日镜的土地利用率最高,约为100%。     

塔式太阳能热发电系统镜场调度方法的研究

提出一种塔式太阳能热发电系统中定日镜调度的方法。根据太阳、定日镜和接收面的光学成像关系,考虑太阳位置、镜面反射率和能见度等因素给出了镜场光能转换效率的计算方法,同时结合定日镜场状态及热力系统所需光功率建立了镜场调度模型。该文将定日镜的调度转化为一个0-1背包问题,设计了一种混合遗传算法来对其求解。采用该调度方法可得到各时刻转换效率最高时所需调用的定日镜数量及其分布,并可调整定日镜瞄准接收靶上分布的目标点,使吸热器上能流分布均匀,降低峰值能流密度,避免过热故障。仿真算例结果表明了该方法的有效性。     

定日镜跟踪纠偏策略综合应用研究

主要介绍了基于跟踪轴参考位错位法的定日镜纠偏子系统的纠偏流程和纠偏数据库内修正值的计算方法和应用方式,同时介绍了基于几何误差模型的定日镜跟踪纠偏策略的误差模型及其求解方法。通过分析位于北京延庆的DAHAN电站(1 MW塔式太阳能热发电站)的实测数据及两种纠偏策略的工作原理,提出两种定日镜跟踪纠偏策略综合应用的3种方式。并从纠偏策略的原理和BCS(Beam Characterization System)的精度两个方面分析纠偏策略无法解决跟踪误差的原因。