一种可实现定日镜变速的方法
【专利摘要】本发明提供了一种可实现定日镜变速的方法，其步骤包括：步骤一、天气监测单元监测定日镜镜场如晴、阴、雨、雪和大风等气候信息，并将气候信息反馈至上位机；步骤二、上位机根据定日镜镜场气候信息，计算出预运行定日镜的转速或扭矩，并将转速值或扭矩值和运行命令下发至定日镜控制器；步骤三、定日镜控制器收到上位机的命令后控制定日镜实现不同转速或扭矩运行，来应对定日镜镜场气候条件。本发明可实现定日镜在其全天候不同工作状态情况下合理的运行，不仅可以大大提高定日镜的工作效率，而且能起到保护发电设备和节能的作用。
【专利说明】—种可实现定日镜变速的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及塔式太阳能发电领域，尤其涉及一种可实现定日镜变速的方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，尤其是光热发电技术是继光伏发电技术以后的新兴太阳能利用技术。在几种光热发电技术中，塔式太阳能热发电是采用大量的定日镜将太阳光聚集到设置在吸热塔顶的吸热器上，加热工质，产生蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。其中，定日镜追日运动是塔式太阳能热发电的关键技术之一，定日镜是由反射镜、传动装置及其控制系统组成的聚光装置。其中传动装置在定日镜系统中主要负责定日镜的转动和定位，它的运行状况直接决定了定日镜的工作效率，从而影响整个系统的发电效率。
[0004]定日镜在追日时，定日镜的转速是根据太阳的移动速度得出的，这样才能使反射光不动的投射到吸热塔的吸热器上。但在某些时候要求定日镜的转速要快，例如在追日过程中当碰到云遮挡时，特别是云层的移动速度很快时部分正在追日的定日镜不能快速撤离，吸热器因突然过热而导致烧坏。又例如追日过程中突然碰到恶劣天气(如冰雹，大风等)，需要紧急关场时，定日镜不能够在最快的速度回到零位状态或某个特定的角度，镜面易被损坏。另外，当定日镜的负载在无风和大风的时候是不同，定日镜在无风时依旧以太大的扭矩转动，浪费能源。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种可实现定日镜变速的方法，以解决现有技术中定日镜只能以某一定速运行，在不同状况下不能实现不同的转速，减低了定日镜的工作效率，也使某些发电设备遭到破坏的风险。
[0007]本发明为一种可实现定日镜变速的方法，包括以下步骤:
步骤一:通过一天气监测单元监测并获取定日镜镜场的气候信息，所述天气检测单元将所述气候信息反馈至一上位机；
步骤二:所述上位机根据所述气候信息，计算出预运行的定日镜的转速或输出扭矩，并根据所述预运行的定日镜的转速或输出扭矩将所述定日镜的变速或变扭矩命令下发至一定日镜控制器；
步骤三:所述定日镜控制器接收所述上位机下发的命令，并控制所述定日镜改变转速或输出扭矩运行，来应对所述定日镜镜场的气候条件。
[0008]较佳地，当所述天气监测单元检测到所述定日镜镜场的气候正常时，所述上位机计算出所述定日镜的正常追日速度和输出扭矩，所述定日镜控制器接收所述上位机下发的命令并控制所述定日镜以正常追日速度运行。[0009]较佳地，当所述天气监测单元监测到定日镜需紧急关场、云层遮挡或其他需要所述定日镜需快速运行的天气时，所述上位机计算出高于正常追日速度的运行速度，并将所述运行速度下发给所述定日镜控制器，所述定日镜控制器控制所述定日镜在相应的时间内完成相应的动作。
[0010]较佳地，当所述天气监测单元监测到所述定日镜镜场处于大风、暴雨雪等恶劣天气时，所述上位机计算出高于正常追日输出扭矩的运行扭矩，并将所述运行扭矩下发至所述定日镜控制器，所述定日镜控制器控制所述定日镜以所述运行扭矩运行抵御不同的风抗。
[0011 ] 较佳地，所述定日镜的转速包括方位转动速度和水平转动速度。
[0012]较佳地，所述云层监测单元采用云监测相机。
[0013]较佳地，所述定日镜包括反射镜、电机和传动机构；所述定日镜上还设置有变速机构和/或速度控制单元，
其中，所述变速机构与所述传动机构相连，所述定日镜控制器控制所述变速机构来调节所述传动机构的转速，从而调节所述定日镜的转速；
其中，所述速度控制单元与所述电机相连，所述上位机控制所述速度控制单元来调节所述电机的转速，从而调节所述定日镜的输出扭矩。
[0014]较佳地，所述变速机构可采用机械变速或液压变速或电气变速。
[0015]较佳地，所述速度控制单元采用调速器。
[0016]本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
(1)本发明可在较短时间内完成定日镜的某一动作(如:紧急关场、云层遮挡或其他需要快速运行的状态时或大风、暴雨雪等恶劣环境状态时)，实现定日镜快速实现变速转动，提高了定日镜的工作效率，并能减低电机的能耗，节约能源；
(2)本发明可实现定日镜在特定情况下紧急撤离，保护发电设备；
(3)本发明还可实现定日镜无极调速，且易于控制，不需要复杂的变速机构。
[0017]
【专利附图】
【附图说明】
[0018]结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中:
图1为本发明实施例中明定日镜追日示意图；
图2为本发明实施例中定日镜运行示意图；
图3为本发明实施例中实现定日镜变速控制的流程图。
[0019]符号说明:
1-定日镜
I1-反射镜
12-传动机构 12a-方位传动装置 12b-水平传动装置13-固定基座
2-吸热塔
3-吸热器
4-天气检测单元
5-上位机
6-定日镜控制器
【具体实施方式】
[0020]参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本【技术领域】的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。 [0021]如图1-2所示，其阐释了塔式太阳能发电定日镜追日的工作原理。在追日过程中，定日镜I将日光光线反射到固定在吸热塔2顶部的吸热器3上；其中，定日镜I的机械部件主要由反射镜11、传动机构12和固定基座13组成，传动机构12包括实现方位角度旋转的方位传动装置12a和实现水平角度旋转的水平传动装置12b ;方位传动装置12a和水平传动装置12b可以分别以速度ω?和ω 2独立转动，联合工作可使定日镜I的反射镜11实现不同的三维角度，根据追日算法算出太阳的移动速度和角度，通过控制传动机构12的旋转速度实现定日镜的追日动作。
[0022]为了提高发电的工作效率、保护发电设备和节能需要，往往需要定日镜在不同的天气其情况下以不同的转速运行，本发明提供了一种可实现定日镜变速的方法，在不同天气状况下实现不同的转动速度和输出扭矩，其具体步骤如下:
步骤一、通过一天气监测单元监测并获取定日镜镜场的气候信息，天气检测单元将气候信息反馈至一上位机；
其中，天气监测单元设置在定日镜镜场内，具体可采用云监测相机等设备来实现，此处不作限制。天气监测单元监测到定日镜镜场内如晴、阴、雨、雪、大风等气候信息，该气候信息不仅包括天气状况还包括镜场风速等数据，天气监测单元将获取的气候信息反馈给一上位机。
[0023]步骤二:上位机根据气候信息，计算出预运行的定日镜的转速或输出扭矩，并根据预运行的定日镜的转速或输出扭矩将定日镜的变速或变扭矩命令下发至一定日镜控制器；
具体的，上位机可具体为计算机等设备，上位机获取天气监测上的气候信息，并根据该气候信息通过上位机内的相关软件计算出定日镜经在该天气状况下预运行的转速或输出扭矩，并将对应的变速或变扭矩命令下发至一定日镜控制器；其中，天气监测单元4和上位机5也可采用其他装置、此处不作限制。当然，在某些情况下，可以人为下发变速命令，而不用通过天气监测单元的反馈，如人为需要紧急关场时，下发的转速可以在上位机上设置。以下具体列出几种天气状况下定日镜的预运行转速或输出扭矩:
(I)追日速度
当定日镜处于正常追日状态时，上位机为定日镜提供正常的追日速速。根据塔式太阳能发电定日镜的追日原理，由于太阳每时每刻都在移动，要使太阳光每时每刻都照在吸热塔的吸热器上，这就要使定日镜镜面的空间角度时刻跟随太阳的移动而变化，根据追日算法计算出定日镜的正常追日转速约为lr/min。
[0024](2)云层遮挡速度
在定日镜追日过程中，出现云层遮挡时，往往需迅速的撤离部分正在追日的定日镜，因为云层遮挡过后太阳出来，如果不撤离部分定日镜，定日镜反射的太阳光光线突然照到吸热器上，从而导致吸热器的温度会突然升高而过热，易造成吸热器烧坏。由于云层的漂移速度是很快的，所以往往要求定日镜反射的太阳光光线在几秒之内就要撤离吸热器，通过上位机计算获得定日镜的转速应该控制在10r/min以上。
[0025](3)紧急关场速度
当电场突然碰到恶劣天气(如冰雹，大风、暴雨、暴雪等天气)，需要紧急关场时，这时要求定日镜在最快的速度回到零位状态或某个特定的角度，保护镜面不会损坏。关场时，根据天气监测单元监测到的气候信息，来判断定日镜撤离的时间。如镜场30秒后会有暴雨天气，要求在30秒内关场，通过计算则要控制定日镜的转速在2r/min以上。
[0026](4)抵御风抗的扭矩
定日镜在大风和无风的两种环境工况下，受到的负载阻力(即风抗)是不同的。当镜场无风时，定日镜受到的风抗比较小，这时应该减小定日镜的功率以减低做功耗能；当有大风的时候，风抗非常大，这时候应提高定日镜的扭矩，以克服风抗做功。因此，定日镜镜场处于大风或无风的环境状态时，定日镜需提供不同的输出扭矩使定日镜抵御不同的风抗。如在镜场无风的状况下，正常追日时候，定日镜以一定的逐日输出扭矩运行，但当这时候突然风速提高到5级风时，定日镜受到的风抗扭矩增大，为了满足正常的追日速度，定日镜电机要提高输出扭矩。
[0027]当然，在实际运行过程中，还会使用到其他的转速，在此不做一一介绍。在不同状况下，方位传动装置12a和水平传动装置12b以何种速度旋转，要看现场实际情况而定，不同状态下定日镜的转速可以通过上位机内的相关软件计算获得。
[0028]步骤三、定日镜控制器接收上位机下发的命令，并控制定日镜改变转速或输出扭矩运行，来应对定日镜镜场的气候条件。
[0029]本发明采用以上方法可在较短时间内完成定日镜的某一动作，如紧急关场、云层遮挡或其他需要快速运行的状态时或大风、暴雨雪等恶劣环境状态时，实现定日镜快速实现变速转动，提高了定日镜的工作效率，并能减低电机的能耗，节约能源；另外，本发明可实现定日镜在特定情况下紧急撤离，保护发电设备；本发明还可实现定日镜无极调速，且易于控制，不需要复杂的变速机构。
[0030]本发明提供的可实现定日镜变速的方法中主要采用了以下装置:天气监测单元、上位机和定日镜控制器，其相互之间以及与定日镜之间的相互连接关系或信号传输关系，均参考上述方法中的描述，此处不再赘述。在本实施例中，定日镜包括反射镜和与之相连的电机和传动机构；定日镜上还设置有变速机构，变速机构与传动机构相连，定日镜控制器控制变速机构来调节传动机构的转速，从而实现定日镜的转速的调节。其中，变速机构可采用机械变速或液压变速或电气变速等方式来实现。
[0031]在本实施中，定日镜上还设置有速度控制单元，具体的速度控制单元可采用调速器来实现，调速器直接与电机相连，定日镜控制器控制调速器来调节所述电机的转速，从而实现定日镜的输出扭矩的调节。
[0032]参考图3，下面以太阳被云遮挡时的天气情况为例，进一步的说明定日镜的变速方法。
[0033]首先，天气监测单元监测到太阳被云层遮挡，并将这一气候信息反馈至上位机。上位机根据云遮挡信息将定日镜变速命令下发至定日镜控制器。假使天气检测单元检测到的云层在5秒后会遮挡镜场的某一个角落的定日镜，而这时候的这些定日镜的水平角度为72°，则上位机计算出被遮挡的定日镜的水平角撤回到零位的转速应为2.4r/min ;最后定日镜控制器控制定日镜的水平传动装置12b以预定的转速运转到零位。
[0034]综上所述，本发明为一种可实现定日镜变速的方法，其步骤包括:步骤一、天气监测单元监测定日镜镜场如晴、阴、雨、雪和大风等气候信息，并将气候信息反馈至上位机；步骤二、上位机根据定日镜镜场气候信息，计算出预运行定日镜的转速或扭矩，并将转速值或扭矩值和运行命令下发至定日镜控制器；步骤三、定日镜控制器收到上位机的命令后控制定日镜实现不同转速或扭矩运行，来应对定日镜镜场气候条件。本发明可实现定日镜在其全天候不同工作状态情况下合理的运行，不仅可以大大提高定日镜的工作效率，而且能起到保护发电设备和节能的作用。
[0035]本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种可实现定日镜变速的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:通过一天气监测单元监测并获取定日镜镜场的气候信息，所述天气检测单元将所述气候信息反馈至一上位机； 步骤二:所述上位机根据所述气候信息，计算出预运行的定日镜的转速或输出扭矩，并根据所述预运行的定日镜的转速或输出扭矩将所述定日镜的变速或变扭矩命令下发至一定日镜控制器； 步骤三:所述定日镜控制器接收所述上位机下发的命令，并控制所述定日镜改变转速或输出扭矩运行，来应对所述定日镜镜场的气候条件。
2.根据权利要求1所述的可实现定日镜变速的方法，其特征在于，当所述天气监测单元检测到所述定日镜镜场的气候正常时，所述上位机计算出所述定日镜的正常追日速度和输出扭矩，所述定日镜控制器接收所述上位机下发的命令并控制所述定日镜以正常追日速度运行。
3.根据权利要求2所述的可实现定日镜变速的方法，其特征在于，当所述天气监测单元监测到定日镜需紧急关场、云层遮挡或其他需要所述定日镜快速运行的天气时，所述上位机计算出高于正常追日速度的运行速度，并将所述运行速度下发给所述定日镜控制器，所述定日镜控制器控制所述定日镜在相应的时间内完成相应的动作。
4.根据权利要求2所述的可实现定日镜变速的方法，其特征在于，当所述天气监测单元监测到所述定日镜镜场处于大风、暴雨雪等恶劣天气时，所述上位机计算出高于正常追日输出扭矩的运行扭矩，并将所述运行扭矩下发至所述定日镜控制器，所述定日镜控制器控制所述定日镜以所述运行扭矩运行抵御不同的风抗。
5.根据权利要求1所述的定日镜变速方法，其特征在于，所述定日镜的转速包括方位转动速度和水平转动速度。
6.根据权利要求1所述的可实现定日镜变速的方法，其特征在于，所述云层监测单元采用云监测相机。
7.根据权利要求1所述的可实现定日镜变速的方法，其特征在于，所述定日镜包括反射镜、电机和传动机构；所述定日镜上还设置有变速机构和/或速度控制单元， 其中，所述变速机构与所述传动机构相连，所述定日镜控制器控制所述变速机构来调节所述传动机构的转速，从而调节所述定日镜的转速； 其中，所述速度控制单元与所述电机相连，所述上位机控制所述速度控制单元来调节所述电机的转速，从而调节所述定日镜的输出扭矩。
8.根据权利要求7所述的可实现定日镜变速的方法，其特征在于，所述变速机构可采用机械变速或液压变速或电气变速。
9.根据权利要求7所述的可实现定日镜变速的方法，其特征在于，所述速度控制单元采用调速器。
【文档编号】G05D13/62GK103713661SQ201310725553
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】徐能, 张旭中, 林垂真, 江远财, 胡玉超, 黄圆明 申请人:青海中控太阳能发电有限公司