太阳能光热反射镜测试

1、 太阳能抛物镜RP3镜面ID SPS1406-hl 测试报告 目录.1. 介绍.2. 面型.2.1 测量方法.2.1.1 QDEC测量系统.2.2.2 坐标系统和定义.2.2.3 镜子面型与太阳能领域性能的相关性.2.2 结果预览.2.3 所有测量结果的图形数据. 2.3.1 内片镜子. 2.3.1.1內片镜子 SPS1406-I-hl-M-2 . 2.3.1.2 內片镜子 SPS1406-I-hl-M-3. 2.3.1.3 內片镜子 SPS1406-I-hl-M-4 .2.3.2外片镜子. 2.3.2.1外片镜子 SPS1406-O-hl-M-7. 2.3.2.2外片镜子 SPS1406-O

2、-hl-M-8. 2.3.2.3外片镜子 SPS1406-O-hl-M-10.2.3.3 內片玻璃. 2.3.3.1內片玻璃 SPS1406-I-hl-G-16. 2.3.3.2內片玻璃 SPS1406-I-hl-G-18. 2.3.3.3內片玻璃 SPS1406-I-hl-G-19.2.3.4外片玻璃 . 2.3.4.1外片玻璃 SPS1406-O-hl-G-12 . 2.3.4.2外片玻璃 SPS1406-O-hl-G-13 . 2.3.4.3外片玻璃 SPS1406-O-hl-G-14 .1. 介绍 xxx已经向DLR实验中心送了12片RP3太阳能面板（6片镜子，6片玻璃），用于性能参数

3、评估。标准的高分辨率反射测量的结果是由标准抛物面的射线跟踪模型来进行评估的。 报告包含RP3几何面型的6片镜子（3片镜子內片，3片镜子外片）和6片玻璃（3片玻璃內片，3片玻璃外片）的测量结果。玻璃为4mm钢化玻璃，镜面为背面镀银并被漆面保护。测量时镜板背面未粘接陶瓷块。內片名义面积为2.689 m²，外片名义面积为2.122 m²。 面板面型测量时，面板水平放置于支架的4个设计好的支撑点位置上，不需要螺丝固定面板。支架安装时，对齐与否，和设计值相比，最大允许偏差为±0.2 mm，这种安装适合于水平位置放置的面板形状测量。面板背面有手写数字和签名。（见图2.）所有面

4、板到达DLR时间为2014年6月26日。 表1：测量后的镜子，玻璃，预览面板标号面板内部编号面板标记类型2SPS1406-I-hl-M-2无内片镜子3SPS1406-I-hl-M-3无内片镜子4SPS1406-I-hl-M-4无内片镜子7SPS1406-I-hl-M-7无内片镜子8SPS1406-I-hl-M-8无外片镜子10SPS1406-I-hl-M-10无外片镜子16SPS1406-I-hl-G-16无内片玻璃18SPS1406-I-hl-G-18无内片玻璃19SPS1406-I-hl-G-19无内片玻璃12SPS1406-I-hl-G-12无外片玻璃13SPS1406-I-hl-G-1

5、3无外片玻璃14SPS1406-I-hl-G-14无外片玻璃QDEC测量系统 QDec是对测量槽式抛物面板反射器或其他太阳能集中器面型偏差有着高分辨率和高精度质量保证的光学测量系统。它是基于反射测量原理(图1)的一种非接触式光学测量和数字图像处理技术。这种测量技术在过去几年，在DLR各种研发项目和集中式太阳能反射镜panelsand集中器面型测量的优化中被开发。该系统由下列基本组件组成:数字投影仪（项目有规律线性分布在平的白色的目标靶上,），一个数码相机,（对镜面反射像进行拍照）,和一个控制单元。专业成熟的评估软件控制测量和使用数字图像处理程序软件对反射表面的法向量进行计算。该系统在工业应用中

6、确保了弯型集中器面板在系列生产中的质量保证(主要是抛物槽板,也适用于其他几何体)。DLR实验中心对CSP组件(槽镜板、线性菲涅耳镜面板、蝶式镜板,蝶式玻璃,定日镜)和集中器进行认证评估和资格认证。另外系统特性有操作简单,测量时间短,空间分辨率高、测量精度高，并且特别适合太阳能集中器技术规格的后期处理。Figure 1: Measurement principle of a deflectometric shape measurement 图1： 基于反射原理的面型测量 Figure 4: Set-up of QDec measurement system 图4：QDEC测量系统设置 Figur

7、e 5: Example images of projected stripe pattern on target (left) and reflected stripe pattern in mirror (right) 图5：样例显示了目标吧投射条纹（左）和镜面反射条纹（右）2.1.2. 坐标系统和定义 所用坐标系统是如图六所示，用于收集器模块中的普通坐标系统。Y方向被定义为FEP-REP. X方向指的是模块宽度方向。Z方向指的是高度和指向天空的方向。 报告中，单片镜子的坐标原点在延Y方向镜子较低一边和延抛物面X方向负方向上。 Figure 6: Module coordinate sys

8、tem 图 六：模块坐标系统 面向空间并且在空间旋转的镜子的测量结果是由测量表面到安装点的最小二乘法计算得来的。角度偏差在理想面板表面被叫做面型偏差并且以mrad计算。面型偏差可以分解为SDX和SDY。基于面型偏差的计算，焦点偏差得以确定。焦点偏差被定义为反射光线在理想焦线上的偏差，以mm计算。焦点偏差可以由SDX和SDY计算得来，命名为FDX和FDY.数值SDX,SDY,FDX,FDY是所有值的均方根值。所有值的平均值被用来计算均方根值。激光拦截因子的计算是把太阳模拟为一个点来计算的。对于吸收管直径激光拦截值得计算以比设计直径小10mm的步骤计算。太阳拦截的计算使用通用太阳形状比率的3.5%

9、来计算。这对应于一个典型的晴朗天空条件，对于设计的管径（通长为70mm）太阳拦截被计算出来。2.1.3. 镜面形状与太阳能领域性能的相关性 对不同生产厂家镜面质量测量数据的射线跟踪分析表明：标准的焦点偏差参数FDX和槽式集热管能源效率之间关系精密。图7以一个5.7mrad的退化太阳表明了这一关系。该退化太阳考虑典型集热器并加之光学错误，这样就给出了一个装有这些镜子的真实的模拟集热器的集热因子期许值。图7包含了不同生产厂家、弯曲技术、不同形式面型质量的镜子这些因素。Figure 7: Intercept factor ray-tracing results for RP3 mirror pane

10、ls assuming a typical sunshape and a typical error distribution for the rest of the collector of 5.7 mrad, for 0° incident angle图7：RP3镜面射线跟踪拦截因子假定了0° 入射角下，一个典型的太阳形状和5.7mrad下其余集热管上的典型误差分布 该图中任意线表明了镜面质量参数FDX与拦截因子及所有不同生产流程镜子的抛物面集热器能效的一致性。权衡镜面孔径面积RP3内片面积为56%，RP3外片面积为44%，并结合内片，外片的拦截因子值，应分别考虑。FD

11、 标准规范可以取代过去的型面偏差标准，并定义关于在接收器尺寸上的激光拦截因子没有必要改变测量程序。但是作为一个CSP技术的关键要素来讲，有更高远的意义。RP3镜面规范FDX最小应低于12mm。FDX小于10mm被认为是好的，FDX小于8mm是非常好的。目前镜面生产中，FD偏差标准是小于8mm，在太阳能性能领域有相关影响。镜面表面面积至少98%应被评估。 2.2. 结果预览： 表2给出了以水平自由放置测量的镜子和玻璃面板的不同质量参数，边部5mm不做计算。SDxSDyFDxFDymradmradmmmm镜面板SDxSDyFDxFDySPS1406-I-hl-M-21.883.516.8912.0

12、2SPS1406-I-hl-M-31.753.526.4112.04SPS1406-I-hl-M-41.723.546.3112.12内片平均值1.783.526.5412.06SPS1406-O-hl-M-71.363.656.4412.47SPS1406-O-hl-M-81.383.646.6012.46SPS1406-O-hl-M-101.533.587.5712.27外片平均值1.433.626.8912.40所有镜面平均值1.643.576.7012.21玻璃面板SDxSDyFDxFDySPS1406-I-hl-G-161.863.486.7811.91SPS1406-I-hl-G-

13、181.723.446.2811.78SPS1406-I-hl-G-191.723.436.2811.73内片平均值1.773.456.4511.81SPS1406-O-hl-G-121.163.565.7212.19SPS1406-O-hl-G-131.293.666.0912.51SPS1406-O-hl-G-141.173.595.5712.29外片平均值1.213.605.8012.33所有玻璃面板平均值1.553.526.1712.04所有内片平均值1.783.496.5011.93所有外片平均值1.323.616.3412.37所有面板平均值1.593.546.4312.13 镜子

14、和玻璃水平自由测量的面型和焦点偏差参数结果是好的。FDX值为6.5mm，内片焦点偏差加权平均值为6.34 .外片焦点偏差加权平均值为6.43mm。该值被认为是非常好的。纵向焦点偏差FDY值为12.1mm，该值小于设定值15mm，认为是很好的。所有值须是整个镜面面积的值，测量整个表面积的98.6%为通常指定值，即边部5mm范围忽略不计。 镜面关键质量标准指标是FDX。横向标准焦点偏差代表单片镜面反射线从理想焦点线的平均偏差。对于70mm的集热管，FDX小于12 是可接受的。较小的FDX值（通常8-10mm）对于集热管装有这样面型值得镜子可以有很好的性能参数。FDX小于8mm被认为是很好的几何面型

15、的镜子。 表3给出了已测量的镜子和玻璃面板的拦截因子结果。激光拦截因子IC70-IC10的值计算对应为太阳模拟点集热管70-10mm上的值。计算的太阳拦截因子ICsun70考虑为另外的一个太阳值，这个拦截值模拟现实的太阳，但对集热器属性没有影响。Table 3: Intercept factor results of measured mirror and glass panels, for 0° incident angle, disregarding 5 mm border area, with loose fixation表3：0° 入射角下镜面和玻璃面板拦截因子测量

16、结果。（边部5 mm不做计算，面板宽松固定）IC70IC60IC50IC40IC30IC20IC10ICsun70%镜面板IC70IC60IC50 IC40 IC30 IC20 IC10ICsun70SPS1406-I-hl-M-2100.0099.9199.4998.6796.1087.1858.1699.17SPS1406-I-hl-M-399.9799.8199.4098.6096.8890.0965.5799.12SPS1406-I-hl-M-499.9799.8199.4398.6697.2690.4165.4699.13 内片平均值99.9899.8499.4498.6496.75

17、89.2363.0699.14SPS1406-O-hl-M-7100.00 100.0099.9799.4597.1188.9058.6798.88SPS1406-O-hl-M-8100.0099.9899.8699.4597.4487.0657.0098.87SPS1406-O-hl-M-1099.8899.6299.2398.3595.1184.7252.6698.65 外片平均值99.9699.8799.6999.0896.5586.8956.1198.80 所有镜面平均值99.9799.8599.5598.8496.6688.2060.0098.99玻璃面板IC70IC60IC50 I

18、C40 IC30 IC20 IC10ICsun70SPS1406-I-hl-G-1699.9699.7699.4198.7295.9588.9161.2899.11SPS1406-I-hl-G-1899.9999.8399.4998.7496.7191.5064.5199.14SPS1406-I-hl-G-19100.0099.8899.5598.7597.0090.5365.7399.16 内片平均值99.9899.8299.4898.7496.5590.3163.8499.14SPS1406-O-hl-G-12100.00 100.0099.9999.7898.6292.8261.5598

19、.88SPS1406-O-hl-G-13100.00 100.0099.9899.7998.6691.4656.9998.88SPS1406-O-hl-G-14100.00 100.0099.9799.7398.8293.7062.7998.88 外片平均值100.00 100.0099.9899.7798.7092.6660.4498.88所有玻璃面板平均值99.9999.9099.7099.1997.5091.3562.3499.02 所有测量结果图形数据2.3.1. 內片镜子 2.3.1.1. 内片镜子SPS1406-I-hl-M-2 Figure 8: Slope deviation

20、in mradleft: in x-direction (transversal), right: in y-direction (longitudinal)Figure 9: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.1.2. 內片镜子 SPS1406-I-hl-M-3 Figure 10: Slope deviation in mradleft: in x-d

21、irection (transversal), right: in y-direction (longitudinal)Figure 11: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.1.3. 內片镜子SPS1406-I-hl-M-4 Figure 12: Slope deviation in mradleft: in x-direction (transvers

22、al), right: in y-direction (longitudinal)Figure 13: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.2. 外片镜子2.3.2.1. 外片镜子 SPS1406-O-hl-M-7 Figure 14: Slope deviation in mradleft: in x-direction (transversal), ri

23、ght: in y-direction (longitudinal)Figure 15: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.2.2. 外片镜子 SPS1406-O-hl-M-8 Figure 16: Slope deviation in mradleft: in x-direction (transversal), right: in y-directio

24、n (longitudinal)Figure 17: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.2.3. 外片镜子 SPS1406-O-hl-M-10 Figure 18: Slope deviation in mradleft: in x-direction (transversal), right: in y-direction (longitudinal)F

25、igure 19: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.3. 內片玻璃2.3.3.1. 內片玻璃 SPS1406-I-hl-G-16 Figure 20: Slope deviation in mradleft: in x-direction (transversal), right: in y-direction (longitudinal)Figure

26、21: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.3.2. 內片玻璃 SPS1406-I-hl-G-18 Figure 22: Slope deviation in mradleft: in x-direction (transversal), right: in y-direction (longitudinal)Figure 23: Focus deviati

27、on in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm absorber tube) with realistic sunshape (right)2.3.3.3. 內片玻璃 SPS1406-I-hl-G-19 Figure 24: Slope deviation in mradleft: in x-direction (transversal), right: in y-direction (longitudinal)Figure 25: Focus deviation in mm (left) and local intercept (percentage that intercepts with 70 mm