一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，防風裝置環(huán)繞在一定日鏡鏡場周圍，包括若干立柱、網(wǎng)格狀支架以及防風抑塵網(wǎng)，若干立柱固定連接網(wǎng)格狀支架，并垂直固定在地面上，將網(wǎng)格狀支架垂直支撐在地面上，在網(wǎng)格狀支架上固定覆蓋有至少一層的防風抑塵網(wǎng)。本發(fā)明還涉及一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，改變?nèi)舾晌恢命c的網(wǎng)格狀支架的高度，分別測出在若干位置點上設(shè)置防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M；等量改變所述網(wǎng)格狀支架的高度并重復(fù)上述的方法，測出鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M；比較得出網(wǎng)格狀支架的最優(yōu)高度以及防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的最優(yōu)距離。
【專利說明】一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防風裝置及方法，尤其涉及一種可有效降低太陽能定日鏡鏡場風抗的防風裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是一種先進、高效的發(fā)電技術(shù)，因其能提供可靠、相對高效的綠色清潔替代能源而逐漸被人們關(guān)注。與國外相比，我國的太陽能熱發(fā)電技術(shù)一直處于落后狀態(tài)，但近幾年來，國內(nèi)多家企業(yè)和科研機構(gòu)加強了這方面的研究。目前，大力發(fā)展塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)已被列入國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的重要研究任務(wù)中。
[0003]定日鏡是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)化過程中非常重要的設(shè)備。在定日鏡場中，通常密集布置了成千上萬個定日鏡，而每個定日鏡由鏡面、鏡架、跟蹤傳動機構(gòu)及其控制系統(tǒng)等組成，用于跟蹤接收并反射太陽光進入位于接收塔頂部的集熱器內(nèi)。其中傳動部件在保證鏡面聚光定位精度高，機械強度大的前提下，保持定日鏡運行穩(wěn)定，一般傳動部件在定日鏡成本中大約占了其總成本的50%，是直接導(dǎo)致定日鏡的單價成本較高的主要因素。目前實際建成的定日鏡場中主要存在的問題:
[0004]第一，定日鏡場沒有防風功能的裝置，導(dǎo)致定日鏡用鋼量增加，對定日鏡傳動部件和鏡架的剛性要求提高，同時增加了定日鏡的制造成本。
[0005]第二，一般定日鏡場都建設(shè)在高原沙漠的偏僻地帶，沒有防風裝置的鏡場內(nèi)定日鏡表面的灰塵較多，受風沙影響較大，不僅使鏡場邊緣定日鏡的穩(wěn)定性降低，而且定日鏡反射光斑的能量也會因此而減少，這將導(dǎo)致定日鏡使用壽命縮短，以及定日鏡清洗頻率提高，增加定日鏡的維護成本。
[0006]第三，專利W02012014153A2公開一種控制太陽跟蹤系統(tǒng)降低風抗的方法，通過利用將鏡場中的邊緣定日鏡調(diào)整到擋風狀態(tài)來實現(xiàn)降低整個鏡場風抗的目的。所述方法不僅防風成本投入過大，不利于鏡場運營，而且防風效果也不理想，不利于推廣使用。
[0007]總之，隨著定日鏡鏡場的不斷優(yōu)化過程，對定日鏡的防風裝置的設(shè)置勢在必行，因此一種低成本、高性能的防風裝置的發(fā)明對于解決上述問題具有重大意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的第一目的在于提供一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，能夠有效減少定日鏡表面因風力帶來的載荷，降低傳動部件成本，從而降低定日鏡及定日鏡場的造價。
[0009]本發(fā)明的第二目的在于提供一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，通過選擇設(shè)置防風裝置與定日鏡鏡場的距離以及防風裝置的高度，進一步地減少定日鏡表面因風力帶來的載荷，降低傳動部件成本，降低定日鏡及定日鏡場的造價。
[0010]為了實現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供了一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，所述防風裝置環(huán)繞設(shè)置在一定日鏡鏡場周圍，包括若干立柱、網(wǎng)格狀支架以及防風抑塵網(wǎng)，其中，所述若干立柱固定連接所述網(wǎng)格狀支架，并垂直固定在地面上，將所述網(wǎng)格狀支架垂直支撐在地面上，在所述網(wǎng)格狀支架上固定覆蓋有至少一層的防風抑塵網(wǎng)。
[0011]作為優(yōu)選地，所述防風抑塵網(wǎng)的開孔率為20%-40%。
[0012]作為優(yōu)選地，所述立柱的高度高出所述網(wǎng)格狀支架10cm。
[0013]較佳地，所述防風裝置采用兩層的防風抑塵網(wǎng)。
[0014]作為優(yōu)選地，設(shè)定所述網(wǎng)格狀支架的高度與所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離，使所述定日鏡鏡場中定日鏡受到風抗合力矩在傳動部件承載范圍內(nèi)。
[0015]為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明還提供了一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，利用上述的一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置進行防風，包括以下步驟:
[0016]S1:預(yù)設(shè)所述定日鏡鏡場的定日鏡面積為S、所述網(wǎng)格狀支架的高度HO、平均風速V，在所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L方向上等間隔地取得若干位置點，分別測出在所述若干位置點上設(shè)置所述防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M ;
[0017]S2:改變所述若干位置點的所述網(wǎng)格狀支架的高度至H1，分別測出在所述若干位置點上設(shè)置所述防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M ；
[0018]S3:等量改變所述網(wǎng)格狀支架的高度并重復(fù)S2中的方法，依次測出防風裝置高度為H2=2H1-H0，H3=3H1-2H0，H4=4H1-3H0……時，在所述若干位置點上設(shè)置所述防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M ；
[0019]S4:通過將S1-S3得到的風抗合力矩M，比較得出所述網(wǎng)格狀支架的最優(yōu)高度以及所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的最優(yōu)距離。
[0020]作為優(yōu)選地，SI中還包括`，得出所述網(wǎng)格狀支架的高度為HO時，所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣圖。
[0021]作為優(yōu)選地，S2中還包括，得出所述網(wǎng)格狀支架的高度為Hl時，所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣圖。
[0022]作為優(yōu)選地，S3中還包括，依次得出防風裝置高度為H2=2H1_H0，H3=3H1_2H0，H4=4H1-3H0……時，所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣圖。
[0023]作為優(yōu)選地，S4中還包括:
[0024]S41通過將S1-S3得到的點陣圖擬合得到一幅三維合力矩點陣圖；
[0025]S42在所述三維合力矩點陣圖中取得所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M在傳動部件承載范圍內(nèi)的部分點陣圖；
[0026]S43根據(jù)分析土地利用率、防風墻建設(shè)成本以及清洗車輛通道寬度，在所述部分點陣圖中找出所述網(wǎng)格狀支架的最優(yōu)高度以及所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的最優(yōu)距離。
[0027]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果:
[0028](I) 一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，在鏡場周邊搭建防風裝置，能夠有效減少定日鏡表面因風力帶來的載荷，降低傳動部件成本，從而降低定日鏡及定日鏡場的造價，同時保證鏡面聚光定位精度高，定日鏡運行穩(wěn)定；
[0029](2) —種可有效降低鏡場風抗的防風方法，通過選擇設(shè)置防風裝置與定日鏡鏡場的距離以及防風裝置的高度，在鏡場周邊搭建防風裝置，能夠進一步地減少定日鏡表面因風力帶來的載荷，降低傳動部件成本，從而降低定日鏡及定日鏡場的造價，同時保證鏡面聚光定位精度高，定日鏡運行穩(wěn)定；
[0030](3)—種可有效降低鏡場風抗的防風裝置及其方法，能夠防止沙塵的飛揚，減少因風沙導(dǎo)致的定日鏡表面灰塵，從而減少定日鏡的清洗次數(shù)，降低因清洗鏡面產(chǎn)生的用水量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實施例一中的設(shè)置布局圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實施例一中定日鏡高度角以及方位角的位置；
[0033]圖3為本發(fā)明實施例一中正方形網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實施例一中平行四邊形網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明實施例一中六邊形網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明實施例二網(wǎng)格狀支架的高度為2.5m時，風抗合力矩M隨到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣折線圖；
[0037]圖7為本發(fā)明實施例二網(wǎng)格狀支架的高度為3.0m時，風抗合力矩M隨到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣折線圖；
[0038]圖8為本發(fā)明實施例二網(wǎng)格狀支架的高度為3.5m時，風抗合力矩M隨到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣折線圖；
[0039]圖9為本發(fā)明實施例二網(wǎng)格狀支架的高度為4.0m時，風抗合力矩M隨到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣折線圖；
[0040]圖10為本發(fā)明實施例二中三維合力矩點陣曲面圖；
[0041]圖11為本發(fā)明提供的一種可有效降低鏡場風抗的防風方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0042]下面參照附圖和具體實施例來進一步說明本發(fā)明。
[0043]參見出本發(fā)明實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。
[0044]實施例一
[0045]附圖3-5為本發(fā)明一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，以下詳細描述本發(fā)明提供的一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置。
[0046]圖1為本發(fā)明實施例所述定日鏡防風裝置在鏡場中的設(shè)置布局圖，鏡場內(nèi)的定日鏡2通過反射太陽光線到吸熱器I來收集太陽能，環(huán)境中風力對定日鏡的傳動部件影響較大，本發(fā)明設(shè)計一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置3，通過在鏡場邊緣附近設(shè)置一道防風裝置，阻擋鏡場外圍風力，提高定日鏡穩(wěn)定性，降低定日鏡制造成本。
[0047]防風裝置環(huán)繞在一定日鏡鏡場周圍，包括若干立柱、網(wǎng)格狀支架以及防風抑塵網(wǎng)，其中，若干立柱固定連接網(wǎng)格狀支架，并垂直固定在地面上，將網(wǎng)格狀支架垂直支撐在地面上，圖3中防風裝置網(wǎng)格狀支架由正方形網(wǎng)格4組成；圖4中防風裝置網(wǎng)格狀支架由平行四邊形網(wǎng)格6組成；圖5中防風裝置網(wǎng)格狀支架由正六邊形網(wǎng)格8組成，但不限于此，網(wǎng)面輪廓還可為其它多邊形。為減少用鋼量，網(wǎng)格狀支架的網(wǎng)格可適當加大。各分段網(wǎng)格分別由立柱5、7、9支撐。在網(wǎng)格狀支架上固定覆蓋有至少一層的防風抑塵網(wǎng)，在風沙較大的地區(qū)可以覆蓋雙層或多層防風墻以增強防風抑塵效果。防風抑塵網(wǎng)可以由高密度聚乙烯和/或高密度聚丙烯作為原料的柔性材料制成，也可以由低碳鋼板、鍍鋅板、彩涂鋼板、鋁鎂合金板或不銹鋼板等剛性材料制成。防風抑塵網(wǎng)的開孔率為20%-40%。其中雙層網(wǎng)抑塵率可達95%以上，最大限度地衰減來流風的動能，降低其起塵和攜塵能力，從而達到抑制揚塵的效果，綜合擋風抑塵率可達80%以上，已經(jīng)作為抑制揚塵污染的主要應(yīng)用材料。立柱的高度高出網(wǎng)格狀支架10cm。設(shè)定防風裝置高度即為網(wǎng)格狀支架的高度與防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離使定日鏡鏡場中定日鏡受到風抗合力矩在傳動部件承載范圍內(nèi)。
[0048]實施例二
[0049]如附圖1-2，6-11所示，以下本發(fā)明提供的一種可有效降低鏡場風抗的防風方法的較佳實施例，包括以下步驟:
[0050]S1:預(yù)設(shè)定日鏡鏡場的定日鏡面積為S=19m2、定日鏡寬度為4.75、高度為4m、網(wǎng)格狀支架的高度H0=2.5m、環(huán)境風速V=14m/s，定日鏡高度角9tS90度，方位角02為0度的條件下，在防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L方向上等間隔地取得若干位置點，分別測出在若干位置點上設(shè)置防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M。得出防風裝置高度為2.5m時，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣折線圖，如圖6所示。
[0051]存在防風裝置時，定日鏡的合力矩隨高度角的變化小于50Nm，定日鏡合力矩的值受方位角的影響也很小，均小于50Nm。故,在對合力矩大小進行測定時,可以選擇固定的定日鏡高度角以及方位角。
[0052]S2:改變?nèi)舾晌恢命c的網(wǎng)格狀支架的高度至3m，分別測出在若干位置點上設(shè)置防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M，得出網(wǎng)格狀支架的高度為3m時，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣折線圖，如圖7所示。
[0053]S3:等量改變網(wǎng)格狀支架的高度并重復(fù)S2中的方法，依次測出網(wǎng)格狀支架的高度為3.5m,4m……時，在若干位置點上設(shè)置防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M ；
[0054]依次得出網(wǎng)格狀支架的高度為3.5m, 4m……時，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣折線圖，如圖8-9所示。
[0055]S41:通過將S1-S3得到的風抗合力矩M，將S1-S3得到的點陣折線圖擬合得到一幅定日鏡合力矩M隨網(wǎng)格狀支架的高度H、防風裝置到邊緣定日鏡距離L變化的三維合力矩點陣曲面圖，從圖中可以直觀地獲取符合建設(shè)條件的防風裝置參數(shù)。
[0056]S42在三維合力矩點陣圖中取得鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M在傳動部件承載范圍內(nèi)的部分點陣圖；
[0057]S43根據(jù)分析土地利用率、防風墻建設(shè)成本以及清洗車輛通道寬度，在部分點陣圖中找出網(wǎng)格狀支架的最優(yōu)高度以及防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的最優(yōu)距離。
[0058]針對具體定日鏡尺寸，通過上述方式，可以獲得設(shè)置防風裝置的最優(yōu)位置以及網(wǎng)格狀支架的最優(yōu)高度。在本實施例中，考慮到防風裝置建設(shè)成本，定日鏡高度為4m，則網(wǎng)格狀支架高度選擇在2~4m之間，考慮土地利用率、以及清洗車輛通道寬度等因素，假設(shè)清洗車輛通道寬度為5m，選擇防風裝置離邊緣定日鏡距離L應(yīng)為大于5m，則根據(jù)圖10中曲面，為了使邊緣定日鏡承受的力矩更小，取L=6m處曲線分析，可見在墻高大于3m時，邊緣定日鏡所受力矩基本已保持不變，故此時為提高土地利用率，最優(yōu)網(wǎng)格狀支架高度H為3m，離邊緣定日鏡的最優(yōu)距離為6m。
[0059]上述公開的僅為本發(fā)明的具體實施例，該實施例只為更清楚的說明本發(fā)明所用，而并非對本發(fā)明的限定，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，其特征在于，所述防風裝置環(huán)繞設(shè)置在一定日鏡鏡場周圍，包括若干立柱、網(wǎng)格狀支架以及防風抑塵網(wǎng)，其中，所述若干立柱固定連接所述網(wǎng)格狀支架，并垂直固定在地面上，將所述網(wǎng)格狀支架垂直支撐在地面上，在所述網(wǎng)格狀支架上固定覆蓋有至少一層的防風抑塵網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，其特征在于，所述防風抑塵網(wǎng)的開孔率為20%-40%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，其特征在于，所述立柱的高度高出所述網(wǎng)格狀支架10cm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，其特征在于，所述防風裝置采用兩層的防風抑塵網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置，其特征在于，設(shè)定所述網(wǎng)格狀支架的高度與所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離，使所述定日鏡鏡場中定日鏡受到風抗合力矩在傳動部件承載范圍內(nèi)。
6.一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1所述一種可有效降低鏡場風抗的防風裝置進行防風，包括以下步驟: 51:預(yù)設(shè)所述定日鏡鏡場的定日鏡面積為S、所述網(wǎng)格狀支架的高度HO、平均風速V，在所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L方向上等間隔地取得若干位置點，分別測出在所述若干位置點上設(shè)置所述防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M ; 52:改變所述若干位置點的所述網(wǎng)格狀支架的高度至H1，分別測出在所述若干位置點上設(shè)置所述防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M ； 53:等量改變所述網(wǎng)格狀支架的高度并重復(fù)S2中的方法，依次測出防風裝置高度為H2=2H1-H0，H3=3H1-2H0, H4=4H1_3H0……時，在所述若干位置點上設(shè)置所述防風裝置后，鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M ； 54:通過將S1-S3得到的風抗合力矩M，比較得出所述網(wǎng)格狀支架的最優(yōu)高度以及所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的最優(yōu)距離。
7.如權(quán)利要求6所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，其特征在于，SI中還包括，得出所述網(wǎng)格狀支架的高度為HO時，所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣圖。
8.如權(quán)利要求7所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，其特征在于，S2中還包括，得出所述網(wǎng)格狀支架的高度為Hl時，所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣圖。
9.如權(quán)利要求8所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，其特征在于，S3中還包括，依次得出防風裝置高度為H2=2H1-H0，H3=3H1-2H0，H4=4H1-3H0……時，所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M隨所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的距離L變化的點陣圖。
10.如權(quán)利要求9所述的一種可有效降低鏡場風抗的防風方法，其特征在于，S4中還包括: S41通過將S1-S3得到的點陣圖擬合得到一幅三維合力矩點陣圖； S42在所述三維合力矩點陣圖中取得所述鏡場邊緣定日鏡所承受的風抗合力矩M在傳動部件承載范圍內(nèi)的部分點陣圖；S43根據(jù)分析土地利用率、防風墻建設(shè)成本以及清洗車輛通道寬度，在所述部分點陣圖中找出所述網(wǎng)格狀支架的最優(yōu)`高度以及所述防風裝置到鏡場邊緣定日鏡的最優(yōu)距離。
【文檔編號】F24J2/46GK103727689SQ201310728719
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】付杰, 易富興, 沈煥波, 徐能, 程實 申請人:青海中控太陽能發(fā)電有限公司