本發明專利技術公開了一種太陽能熱發電之聚光集熱系統的光學效率分析方法，解決了對大型槽式太陽能熱發電的聚光集熱系統的光吸收效率分析方法的難題。本發明專利技術包括以下步驟：通過標定相機拍攝拋物面反射鏡，以獲取拋物面反射鏡的三維數字化模型；將拋物面反射鏡的三維數字化模型導入計算機，得出拋物面反射鏡的圖形參數；通過拋物面反射鏡的圖形參數建立拋物面反射鏡和集熱管的分析模型；通過計算機模擬太陽光入射到所建立的分析模型中，從而獲取模擬分析結果。本發明專利技術還考慮了實際工作情況下，環境因素的影響，既可以作為集熱系統的理論分析工具又可以作為實際工況下的驗證性分析工具，具有非常高的實用性、便捷性、創造性與經濟性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及的是太陽能熱發電領域，具體的說，是一種。
技術介紹
槽式太陽能熱發電是一種基于太陽能的熱發電技術，而太陽能則屬于國家提倡的低能耗、低排放、清潔、無污染、廉價的新興能源，其開發前景十分廣泛。槽式太陽能熱發電系統是將多個槽型拋物面聚光集熱器經過串并聯的排列，聚焦太陽直射光，加熱真空集熱管里面的工質，產生高溫，再通過換熱設備加熱水產生高溫高壓的蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。在槽式熱發電系統中，聚光、集熱系統非常重要，它在很大程度上決定了系統的效率，如何保證聚光集熱系統的高效率成為整個系統的關鍵。基于光線反射定律，對于理想拋物面鏡，太陽光垂直入射的情況下，光線會匯聚到拋物線的焦點位置。但是，實際產品中，聚光支架與拋物面鏡不可能是一個理想的拋物面，因此，我們需要有一套實而有效的分析方法來分析實際中槽式太陽能熱發電的聚光集熱系統光吸收效率，并對其進行評估。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術中對大型槽式太陽能熱發電系統的聚光、集熱系統的光吸收效率分析困難，提供一種便捷、行之有效的、科學的光吸收效率分析方法。為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案 ，包括以下步驟 (1)基于現有的照相測量技術，通過標定相機拍攝拋物面反射鏡，以獲取拋物面反射鏡的三維數字化模型；(2)將拋物面反射鏡的三維數字化模型導入計算機，得出拋物面反射鏡的圖形參數； (3)利用拋物面反射鏡的圖形參數建立拋物面反射鏡和集熱管的相對位置關系的模型，作為光學效率分析的對象； (4)通過計算機模擬太陽光線均勻地入射到步驟(3)所建立模型中的拋物面反射鏡的表面，經過鏡面反射，穿過集熱管的玻璃管，投射到集熱管的鍍膜鋼管上；同時，基于光的直線傳播原理、反射定律、折射定律，通過計算機對模擬太陽光線進行追蹤； (5)通過步驟(4)所做光線追蹤，得出投射到集熱管的鍍膜鋼管上的模擬太陽光線與入射的模擬太陽光線的數量關系，從而獲得聚光集熱系統的光學效率。其中，所述步驟(I)中標定相機拍攝出拋物面反射鏡的三維數字化模型的具體步驟如下 (a)在拋物面反射鏡上粘貼標記點； (b)標定相機，確定相機參數；(C)對拋物面反射鏡進行至少兩次拍照，并把拍攝圖片導入計算機中進行處理，提取骨架點； (d)通過三維測量系統掃描，對拋物面反射鏡進行多視測量； (E)計算機進行自動拼接，獲取拋物面反射鏡的面形形體信息； (F)通過計算機對獲取的拋物面反射鏡面形形體信息進行分析，從而獲取拋物面反射鏡的三維數字化模型及空間位置誤差信息。所述步驟(3)的拋物面反射鏡的圖形參數為靜態條件下的圖像參數，其與集熱管的相對位置為靜態條件下的相對位置；或者，所述步驟(3)的拋物面反射鏡的圖形參數為各種工況下的圖像參數，其與集熱管的相對位置為各種工況下的相對位置。所述步驟(C)中對拋物面反射鏡拍照時，每次拍攝都需和前一次拍攝的內容至少有一個骨架帶點的重疊。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點及有益效果 (I)本專利技術建立包含聚光器、集熱管的分析模型，模擬太陽光入射到模型后形成的聚光圖像，從而得到在集熱管鍍膜鋼管表面的太陽光分布情況，不僅方法簡單、分析明確，而且通過該方法分析得出的數據，更具科學性； (2 )本專利技術中的拋物面反射鏡的三維數字化模型建立是通過標定相機對其進行拍攝來實現的，其方法是在拋物面反射鏡表面粘貼專用的標志點，通過基于圖像的三維空間定位方法，獲取離散的標志點的三維坐標數據；然后根據這些三維坐標數據并結合面型掃描獲得拋物面反射鏡表面的三維點云數據，從而得到實際中的拋物面反射鏡的空間位置信息； (3)針對槽式太陽能熱發電的實際應用情況，本專利技術還考慮了槽式太陽能熱發電聚光系統的實際工作情況下，周圍環境因素的影響，如環境參數溫度、風力、光照強度等，將其所引起的鏡面變化、集熱管位置變化作為輸入值導入分析模型中，具體的說，該環境參數會迫使分析模型中拋物面反射鏡及集熱管出現一定的變形，從而得出一個較之理想狀態下不同的實際工作模型，以該實際工作模型為基礎，進行光效分析，從而將環境因素的影響也囊括于分析中，因此，此分析方法適用于工作情況下槽式聚光系統的光效分析，具有非常高的實用性和創造性。附圖說明圖1為入射到分析模型的模擬太陽光線進行追跡的示意圖。圖2為通過分析模型得出的集熱管上光線接受面中的光線分布情況示意圖。圖3為設有標記點的拋物面反射鏡的示意圖。圖4為標記點的三維坐標示意圖。圖5為拋物面反射鏡的空間模型。圖6為獨立反射鏡的分塊示意圖。具體實施例方式下面結合實施例及其附圖對本專利技術作進一步地詳細說明，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例槽式太陽能熱發電中聚光集熱系統包括聚光支架、拋物面反射鏡、真空集熱管，根據光的反射定律，太陽光入射到拋物面反射鏡后，拋物面反射鏡將其反射至真空集熱管，進而完成聚光、集熱的工作。實際產品中，聚光支架與拋物面反射鏡不可能是一個理想的拋物面，因此，為了使槽式太陽能熱發電系統達到設計標準，有必要對產品的聚光集熱系統進行分析、評估，找出影響其工作的因素，并加以嚴格控制。本實施例中，為了實現上述目的，采用的方法是建立包含聚光器、太陽、集熱管的在內的分析模型，模擬太陽光入射到模型后形成的聚光圖像，從而得到在集熱管鍍膜鋼管表面的太陽光分布情況，根據該分布情況即可得出整個聚光集熱系統的光吸收效率，其具體步驟如下 一、基于現有的照相測量技術，通過標定相機拍攝拋物面反射鏡，以獲取拋物面反射鏡的三維數字化模型； 二、將拋物面反射鏡的三維數字化模型導入計算機，得出拋物面反射鏡的圖形參數；其中，拋物面反射鏡的圖形參數主要包括拋物面反射鏡面積、長寬、拋物面面型誤差等； 三、利用拋物面反射鏡的圖形參數建立拋物面反射鏡和集熱管的相對位置關系的模型，作為光學效率分析的對象； 四、通過計算機模擬太陽光線均勻地入射到步驟三所建立模型中的拋物面反射鏡的表面，經過鏡面反射，穿過集熱管的玻璃管，投射到集熱管的鍍膜鋼管上；同時，基于光的直線傳播原理、反射定律、折射定律，通過計算機對模擬太陽光線進行追蹤，如圖1所示，即可獲得分析模型中集熱管上的光線接受面中的光線分布情況，如圖2所示； 五、通過步驟(4)所做光線追蹤，得出投射到集熱管的鍍膜鋼管上的模擬太陽光線與入射的模擬太陽光線的數量關系，從而獲得聚光集熱系統的光學效率。其中，標定相機拍攝出拋物面反射鏡的三維數字化模型的步驟如下在拋物面反射鏡表面粘貼專用的標記點，一般地，為了測量精度盡量的精準，標記點應盡量的多，如圖3所示中的黑色方點，但其拋物面反射鏡上下邊緣應盡量多粘貼標記點；然后，通過基于圖像的三維空間定位方法，獲取離散的標記點的三維坐標數據，如圖4所示，值得說明的是，通過相機拍攝粘貼有標記點的拋物面反射鏡需要有重疊部分，以確保拍攝精度；再根據標記點的三維坐標數據，并結合面型掃描獲得拋物面反射鏡表面的三維點云數據，從而得到如圖5所示實際中的拋物面反射鏡的空間模型。完整的拋物面反射鏡成品由四塊獨立反射鏡構成，在標定相機拍攝出拋物面反射鏡的三維數字化模型前，可把獨立反射鏡看作為由N塊單元反射鏡組成，如圖6所示。在拋物面反射鏡上的不同位置的A和B點，在法線偏離相同角度的情況下，其入射到集熱管上的情況也不同，即越是靠近鏡面上本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種太陽能熱發電之聚光集熱系統的光學效率分析方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）基于現有的照相測量技術，通過標定相機拍攝拋物面反射鏡，以獲取拋物面反射鏡的三維數字化模型；（2）將拋物面反射鏡的三維數字化模型導入計算機，得出拋物面反射鏡的圖形參數；（3）利用拋物面反射鏡的圖形參數建立拋物面反射鏡和集熱管的相對位置關系的模型，作為光學效率分析的對象；（4）通過計算機模擬太陽光線均勻地入射到步驟（3）所建立模型中的拋物面反射鏡的表面，經過鏡面反射，穿過集熱管的玻璃管，投射到集熱管的鍍膜鋼管上；同時，基于光的直線傳播原理、反射定律、折射定律，通過計算機對模擬太陽光線進行追蹤；（5）通過步驟（4）所做光線追蹤，得出投射到集熱管的鍍膜鋼管上的模擬太陽光線與入射的模擬太陽光線的數量關系，從而獲得聚光集熱系統的光學效率。
【技術特征摘要】
1.一種太陽能熱發電之聚光集熱系統的光學效率分析方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)基于現有的照相測量技術，通過標定相機拍攝拋物面反射鏡，以獲取拋物面反射鏡的三維數字化模型； (2)將拋物面反射鏡的三維數字化模型導入計算機，得出拋物面反射鏡的圖形參數； (3)利用拋物面反射鏡的圖形參數建立拋物面反射鏡和集熱管的相對位置關系的模型，作為光學效率分析的對象； (4)通過計算機模擬太陽光線均勻地入射到步驟(3)所建立模型中的拋物面反射鏡的表面，經過鏡面反射，穿過集熱管的玻璃管，投射到集熱管的鍍膜鋼管上；同時，基于光的直線傳播原理、反射定律、折射定律，通過計算機對模擬太陽光線進行追蹤； (5)通過步驟(4)所做光線追蹤，得出投射到集熱管的鍍膜鋼管上的模擬太陽光線與入射的模擬太陽光線的數量關系，從而獲得聚光集熱系統的光學效率。2.根據權利要求1所述的一種太陽能熱發電之聚光集熱系統的光學效率分析方法，其特征在于，所述步驟(I)中標定相機拍攝出拋物面反射鏡的三維數字化模型的具體步驟...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周學斌，魏東，馮長波，王思平，毛琨，
申請(專利權)人：天威成都太陽能熱發電開發有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。