在单轴太阳能跟踪器上进行直接跟踪误差表征【中文9212字】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共21页)
编号：10197684
类型：共享资源
大小：3.86MB
格式：ZIP
上传时间：2018-06-14
上传人：闰***
认证信息
个人认证
冯**（实名认证）
河南
IP属地：河南
15
积分
- 关 键 词：
-
太阳能
跟踪
进行
直接
误差
表征
中文
- 资源描述：
-
在单轴太阳能跟踪器上进行直接跟踪误差表征【中文9212字】,太阳能,跟踪,进行,直接,误差,表征,中文
- 内容简介：
-
【中文 9212 字】在单轴太阳能跟踪器上进行直接跟踪误差表征Fabienne Sallaberry a，b，Ramon Pujol-Nadal c，Marco Larcher d，Mercedes Hannelore Rittmann-Frank d文章历史：2015 年 4 月 24 日收到2015 年 8 月 30 日接受2015 年 9 月 14 日在线提供关键词：跟踪 误差 单轴 跟踪验收 角度摘要太阳跟踪器是用来定向太阳能聚光系统的设备，以增加太阳辐射对接收器的聚焦。具有中等或高浓度比的太阳能集中器需要通过精确的太阳能追踪机制正确定位，以避免阳光从接收器中丢失。因此，为了获得适当的操作，重要的是要知道太阳能跟踪器关于聚光器所需的精度的准确度，以使收集器光学效率最大化。针对单轴太阳能跟踪器提供了表征太阳能跟踪器准确度的程序。更确切地说，本研究集中在使用直接过程估计抛物面槽收集器的定位角误差。定义了根据国际标准 IEC 62817 进行光伏追踪器的测试程序。结果显示该跟踪器的角度跟踪误差在0.4内。使用通过射线追踪模拟获得的纵向入射角度调节器来计算由于跟踪导致的光学损失。分析了各种横向角度的接受角度，并且在整个测试过程中由于跟踪导致的平均光学损失为 0.317。这项工作提出的程序表明，跟踪器的精度足以满足分析光学系统的要求1.简介确定太阳能集热器中使用的太阳能追踪器的精度的方法尚未标准化。如今，现有的太阳能收集器测试标准认为太阳能追踪器是收集器的一部分1。因此，跟踪不精确性导致的效率损失在全球收集器效率测试中没有量化。国际标准 IEC 62817 2能够认证太阳能追踪器在考虑精度和耐用性的情况下用于光伏应用。然而，这种标准精度测试不适用于太阳能热集中器跟踪器，特别是用于线性太阳能集中器的单轴太阳能跟踪器。西班牙委员会 AEN CTN 206 / SC 117 3对国际委员会 IEC 117 4提出了一项建议，对抛物面收集器（PTC ）太阳能跟踪器的标准特性进行了标准化处理，从而建立了一个工作组用于 2014 年 11 月批准的新标准草案5。根据 Mousazadeh 等人。 6太阳追踪器根据其方向（一个或两个轴）及其驱动（主动或被动，以及开环或闭环）进行分类。取决于收集器的类型，不同的太阳能跟踪系统依赖于不同的跟踪策略。例如，对于固定镜7，接收器是唯一的移动部件，而对于 PTC 8，整个系统（反射镜和吸收器）同时跟踪太阳方向。本文重点介绍一种带有主动回路的小型 PTC。为了识别太阳跟踪器的跟踪误差，可以使用类似于闭环致动跟踪器上的太阳敏感器的设备。但是，跟踪误差的表征需要高度精确的电子设备。自 1987 年以来，当 Bhatnagar 等人。 9用太阳能集热器的太阳敏感器在不同的太阳时间用单轴跟踪仪实验测量了抛物面聚光器的平均跟踪误差，研究了跟踪误差。在该研究中，跟踪误差是根据传感器的设计估计的，中午为 0.93。跟踪误差也在最近的几项研究中得到了调查。在 Daz-Flix 等人的工作中。10，定日镜的绝对跟踪误差分布在理论上采用 Monte-Carlo 模拟进行评估。假设定日镜位置上有多个误差源，跟踪误差被发现高达 0.7具有圆对称的高斯分布。在 Sun 等人的研究中。11，光束表征系统被用来评估来自中央塔式太阳能电站的两个定日镜的跟踪误差，定位角测量的估计精度约为 2。郑等人。 12分析了线性菲涅尔反射镜采集器上的跟踪误差，以及反射器定位，旋转轴位置，驱动器精度，跟踪软件算法，坐标和结构误差等因素的影响。在之前的一项研究中，直接表征了在双轴太阳能跟踪仪上使用倾斜仪进行太阳追踪13。此外，还定义了一个测试程序来估计由于小型太阳能跟踪收集器的定位导致的长期跟踪误差14。跟踪造成的最大光学损失为 8.5，但一年计算的平均长期光学损失约为 1。对于 PTC，必须检查单个角度跟踪，即仰角，以确定太阳能追踪器的精度。有多种方法可用于控制太阳跟踪器的升降，如光学装置15，手工阴影装置16和角度传感器（编码器或倾斜仪）13。市场上有不同的光学设备来表征跟踪误差。 2009 年，戴维斯等人。设计了一台带有高精度传感器的商业设备17，使用图像处理来估计双轴太阳能追踪器的指向误差。 2010 年，Minor 和 Garca 还提出了基于网络摄像头采集的图像处理的太阳追踪系统15 ，该系统能够以0.1 的精度测量双轴跟踪器的跟踪误差。 2012 年，Missbach 等人。 18预先公布了 Black Photon 公司的太阳敏感器的结果，显示了聚光光伏（CPV）双轴跟踪系统的高精度测量（标准偏差为 0.01）。但是，所有这些设备仅适用于双轴跟踪器，而不适用于单轴跟踪器。接受角度通常由太阳能集中系统的制造商提供。该值对于识别太阳能追踪器机构的要求非常有用，但不提供有关实际工作条件下光学损耗量的信息。在这项研究中，用于小型 PTC 的单轴太阳能跟踪器具有特点。本文的结构如下：第 2 部分介绍组件;第 3.1 节描述了获得角度跟踪误差的方法。在 3.2 节中，入射角修正因子（IAM ）由射线追踪模拟表示。在第 3.3 节中，由跟踪误差引起的光学损耗是使用第 3.1 节中估算的角度误差和第 3.2 节中获得的 IAM 曲线计算出来的。第 4 节介绍的结果表明，在测试期间，第 95 百分位跟踪精度为0.33，导致收集器效率降低的平均加权光损失为 0.317。最后，结论汇编在第 5 节。2.材料2.1 太阳能收集器和太阳能追踪器本研究中提到的太阳能集热器是一种带有单轴太阳能跟踪器的小型 PTC，由 NEP Solar AG 公司生产，型号为 PolyTrough 1800 19。据 SPF 实验室（InstitutfrSolartechnik 20）已经采用欧洲标准 EN 12975-2 21进行了测试 ，最近被国际标准 ISO 9806 1所取代。在这个太阳追踪器中，该算法计算不同时间的太阳位置;因此被归类为主动开环型执行器。然而，没有使用编码器，但有一个霍尔传感器来检测电机的位置。跟踪器的精度应该是 0.025。该收集器如图 1 所示，采用东西方（EW）方向进行测试。 Larcher 等人的研究表明， 22和 SPF 20的测试报告提供了关于太阳能收集器和 SPF 实验室进行的测试的更多细节。 Miller 等人测试了一种类似的具有较小孔径的 NEP 收集器 PolyTrough 1200。 23根据不同的测试方法（标准21,24和参考文献25）在澳大利亚实验室 CSIRO 23。在这些研究中，比较了不同模型的热效率曲线。然而，没有研究跟踪系统的角度定位误差。图 1.太阳能集热器 PolyTrough 1800 的图片表 1 浓缩器的特性22图 2.旋转角度图：跟踪角度 ac，收集器倾角 bc，收集器方位 cc，纵向和横向角度 hL 和hT。2.2 数字测斜仪美国数字27公司生产的 A-2T 型倾角传感器，连接 RS-232C 通信，用于测量太阳跟踪器的倾斜角度。这个倾斜仪是一个数字重力角度传感器，可以测量单个轴上的倾角。器件精度为 12 位。3.提出测试程序提出的跟踪误差表征基于标准 IEC 62817 2测试程序。该标准主要适用于双轴 CPV 太阳能追踪器。因此，所提出的测试方法需要适用于主要是单轴的太阳能热 PTC 追踪器。3.1 跟踪错误表征为了测试过程，为了确定收集器上太阳辐射的入射角，首先有必要描述收集器的三个位置角，其中两个是固定的（收集器倾角 bc 和收集器方位角 cc）和一个正在移动以追踪太阳（跟踪角度 ac）。当收集器孔朝向天顶时，角度 ac 被定义为 0，并且它表示纵轴上的旋转角;当收集器孔朝向时，收集器倾角 bc 也被定义为 0它代表了横轴上的旋转角度;当收集器定向于南方时，收集器方位 cc 被定义为 0，并且它表示相对于南方的旋转角度。图 2 示出了限定收集器位置的旋转角度。起初，太阳能追踪器被放置在测试台或平台上。确定太阳能收集器的真实位置至关重要，因为收集器定位上的一些错误可能会导致更多的跟踪错误。收集器 cc 的方位角设置在测试台上，精度为0.1 。在测试序列之前，收集器bc 的倾角由精度水平测量，精度为0.057，发现为 0。为监控旋转角度ac，数字测斜仪（如第 2.2 节所示）位于铝型材上，该型材固定在用于反射镜支架的部件上，以避免扭转或公差效应（见图 3）。数字倾斜仪通过电缆连接到计算机，每十秒记录一次输出。直接正常辐照度 Gbn 通过一个热释光仪（来自 KippZonen 28的模型 CHP1）测量，风速 u通过风速计（来自 Vaisala 的型号 WWA15A 29）测量。测试方法包括在几天内监测跟踪器仰角 ac，直接太阳辐照度 Gb 和风速 u。与数据记录器（ac，Gb， u）同时采集的瞬时数据是每分钟平均的。图 3.安装在太阳能跟踪器上的数字测斜仪图片横向和纵向入射角分别通过投影太阳向量 hi 在横向平面（垂直于跟踪轴）和收集器的纵向平面（平行于跟踪轴）来计算。首先，使用 Blanco-Muriel 等人报道的太阳能算法计算太阳位置的孔径平面 G 上的太阳辐照度，太阳高度和太阳方位 cs。 30，准确度为 0.5 分钟的电弧（0.0083）。然后，如其他地方报道的那样计算入射角 hT 和 hL 31。建议的测试方法基于标准 IEC 62817 2，要求记录数据至少 5 天，最低直接正常辐射 Hb 每天 2400Wh / m2。另外，数据应该分成不同的数据仓：一个用于低风速（风速 u 低于或等于 4 m / s），另一个用于高风速（风速 u 高于 4 m / s）。最少的总数据点（360），每天最少的数据点数（50）以及最少的数据点前后（50）是必需的。最后，计算典型准确度和第 95 百分位准确度。3.2 横向 IAM 曲线和接受角表征本节的目的是描述浓缩系统沿纵向平面的横向 IAM 曲线。知道了横向 IAM曲线的接受角度 ha，就可以验证太阳追踪系统的适用性。接受角度 ha 是太阳能集中器的关键特征，并且可以被定义为入射在光学集中系统上的所有光线被传输到其接收器的最大角度。正如 Valan Arasu 和 Sornakumar 32所建议的那样，为了确定集光器是否与太阳追踪器匹配，质量标准应该是接收角必须高于角追踪误差 htrack。在理想的聚光系统中，以小于接受角的入射角入射的太阳辐射朝向接收器。然而，在一个真实的组件中，由于材料的非理想光学特性，太阳的尺寸，反射镜的散射以及几何位置缺陷，存在光学损耗。这些效应会导致假定理想光学系统获得的理论接收角度发生变化。在许多研究33-37和标准1,21,24 中定义的 IAM 是入射角的光学效率与法向入射角的光学效率之间的比率。对于 PTC，当横向入射角 hT 增加时，横向IAM 减小，绝对值由于散焦而增加。这是因为对于 PTC 的理想太阳能追踪意味着 hT = 0，而对于真实系统，会出现跟踪误差 htrack，这意味着非零横向入射角hT（= htrack-0），其导致光学效率降低。横向 IAM 值通常是针对纵向角零（hL = 0）计算的。更详细的研究可以通过计算广泛的横向和纵向角度的 IAM Kb 值来验证 hL-0？的接受角度是否不同。横向和纵向 IAM 通过使用先前提出的 Fortran 程序的光线追踪模拟来估计38并且经过验证36,39。在模拟程序中引入的 NEP PTC 的尺寸和光学特性列于表 1 中。收集器 gopt 的光学效率被确定为每 0.1的 0和 4之间的横向入射角和 0之间的纵向角度通过模拟发射 107 条射线并假定周长比为 0.05 40，每 590。模拟的 IAM，Kb ，sim 用等式（1）获得整个 3D 表面（hT 2 0,4和 hL 2 0,90）。 cos（hi ）因子用于将光学效率引用到孔径平面 GbT 上的直接太阳辐照度。理论接受角也可以根据方程式在一个平行槽式收集器中定义。 41，其中r 是抛物线的边缘角，C 是几何浓度比。角度接受函数41，在这里被称为理论横向 IAM，Kb，理论，由方程（3）其中 hT 是横向入射角。其中 hd 是散焦角，即所有光线未接收到的角度，由方程式给出。（4）41 。通过射线追踪 Kb，sim （ hT）获得的横向 IAM 与 4.4 节中的理论函数Kb，theor（hT）进行比较。最后，将接受角度值 ha 与跟踪误差 htrack 进行比较，以便验证集光器光学器件是否足够用于太阳追踪系统。此外，计算 0和 90之间的纵向角度 hL 的接受角 ha（hL），计算横向 IAM Kb = 0.98 24的阈值。3.3 估算跟踪造成的光学损失本部分旨在通过使用直接用测斜仪 ac（3.1 节）测量的瞬时跟踪误差 htrack和通过模拟 Kb，sim （htrack）测得的横向 IAM 曲线来量化太阳跟踪器对集中器效率的影响。（第 3.2 节）。由于跟踪误差导致的光损失 Dgtrack 根据公式（5）。考虑到横向 IAM 集中器
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号