【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于塔式太阳能光热发电领域，特别涉及一种定日镜场排布方法。
技术介绍
1、随着能源危机与严重的自然环境污染，可再生能源产业已经成为世界经济发展的重要战略产业。太阳能是世界上资源量最大、分布最为广泛的清洁可再生能源，塔式光热发电由于其具有低碳清洁、自带储能、电网友好等优势，逐渐成为了不可或缺的新能源发电形式。把太阳光聚焦到集热器中心进行“太阳能-热能-机械能-电能的转换”的定日镜是塔式电站收集太阳能的重要组成部分，约有40％的能量损失发生在镜场系统，占据50％左右的系统投资。随着光热技术的发展，电站规模逐渐增大，而大规模的电站容量、大面积的定日镜以及大型的镜场将导致镜场效率有所下降，因此需要对定日镜场布置方式进行充分优化。定日镜场的排布优化问题成为太阳能高温热发电站的关键技术之一。如何调整定日镜的倾斜角度，建立以单位面积平均输出热功率为优化目标的定日镜阵列优化模型，使定日镜光电转换效率达到最大成为了备受关注的热点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种定日镜场排布方法，以解决大面积的定日镜以及大型的镜场将导致镜场效率有所下降的问题。
2、本专利技术采用了如下的技术方案：
3、一种定日镜场排布方法，包括以下步骤：
4、a：构建太阳能辐射强度模型，计算得到dni，dni为太阳垂直辐射强度；再构建基于几何关系的光学效率模型，设置定日镜的数量及每个定日镜的中心坐标、尺寸、高度，获得单个定日镜的ηi，ηi表示光学效率；
5、利
6、获取期望所述定日镜场需要达到的额定功率；基于太阳辐射量efield与额定功率的比例关系，调节每个定日镜的尺寸；
7、b：以太阳辐射量最大为优化目标，在额定功率一定的情况下，将太阳辐射量最大转化为定日镜场的总面积最小，得到吸收塔位置、定日镜尺寸、定日镜安装高度和定日镜总面数。
8、优选的，所述步骤a，包括以下步骤：
9、a1：建立赤道坐标系，得到太阳时角和太阳赤纬角；建立地平坐标系，得到太阳高度角αs；获取海拔高度h，并根据太阳高度角αs，按如下公式，计算太阳垂直辐射强度：
10、
11、其中，
12、其中，太阳常数g0＝1.366kw/m2；
13、a2：建立基于几何基础的定日镜场坐标系，设置定日镜的数量及每个定日镜的中心坐标、尺寸、高度；得到每个定日镜的阴影遮挡效率ηsb、余弦效率ηcos、大气透射率ηat、集热器截断效率ηtrunc、镜面反射率ηref；每个定日镜的效率ηi为以上五个效率的乘积；
14、ηi＝ηsbηcosηatηtruncηref
15、采用网格化仿真算法对ηi进行快速求解；
16、a3：按以下公式，计算每个定日镜的热功率：定日镜的热功率＝dniaηi
17、按以下公式，计算得到太阳辐射量efield：
18、
19、其中n表示定日镜总数，ai表示第i个定日镜的采光面积；
20、将太阳辐射量efield与获取的所述额定功率相除后开平方，得到比例c：
21、c＝(太阳辐射量efield/额定功率)0.5
22、把每个定日镜的长和宽均调整为原来的c倍，使太阳辐射量efield等于额定功率，得到按比例改变尺寸的长和宽。
23、优选的，所述步骤b，包括以下步骤：
24、b1：将用于安装定日镜的吸收塔的水平位置定义为(xt，yt)，经过步骤a3调整改变尺寸的每个定日镜的长度定义为li、宽度定义为wi，定日镜的安装高度定义为him，每个定日镜的中心坐标定义为(xi，yi)；
25、在以下限制条件下，求解定日镜的中心坐标、尺寸、高度，使定日镜场内总定日镜面积最小；
26、限定吸收塔100m范围内不安装定日镜且可安装的圆形区域半径为350m，即：
27、
28、
29、
30、定日镜的尺寸以及安装高度需限制在以下范围内：
31、2≤him≤6 2≤max{li，wi}≤8wi≤li≤him
32、且由于定日镜维护清理的需要，限定相邻两个定日镜底座中心之间的距离比镜面宽度多5m以上；
33、b2：在可放置定日镜的区域上，将步骤a2设置定日镜的数量及每个定日镜的中心坐标、高度、及经过步骤a3调整长宽后得到的定日镜尺寸作为初始解；
34、将可放置定日镜的区域按面积平均分成n份，
35、在n份区域中的每份区域中随机选定1个定日镜作为参考点，得到n个参考点，
36、利用n份区域中的每份区域的参考点处的光学效率代替该区域的每个定日镜的光学效率；
37、b3：把b2得到的初始解利用万有引力算法进行优化，得到初始解中每个定日镜的坐标；
38、计算每个定日镜的热功率dniaηi；
39、计算得到太阳辐射量
40、其中n表示定日镜总数，ai表示第i个定日镜的采光面积；
41、将太阳辐射量efield与步骤a中获取的所述额定功率进行比较，
42、得到比例c＝(太阳辐射量efield/额定功率)0.5；
43、把每个定日镜的长和宽均调整为原来的c倍，使太阳辐射量efield等于所述额定功率，得到按比例改变尺寸的长和宽；
44、b4：重复b3若干次，得到定日镜的数量及每个定日镜的中心坐标、尺寸、高度作为最终解。
45、优选的，所述步骤b，包括以下步骤：
46、b1：将用于安装定日镜的吸收塔的水平位置定义为(xt，yt)，经过步骤a3调整改变尺寸的每个定日镜的长度定义为li、宽度定义为wi，定日镜的安装高度定义为him，每个定日镜的中心坐标定义为(xi，yi)；
47、在以下限制条件下，求解定日镜的中心坐标、尺寸、高度，使定日镜场内总定日镜面积最小；
48、限定吸收塔100m范围内不安装定日镜且可安装的圆形区域半径为350m，即：
49、
50、
51、
52、定日镜的尺寸以及安装高度需限制在以下范围内：
53、2≤him≤6 2≤max{li，wi}≤8wi≤li≤him
54、且由于定日镜维护清理的需要，限定相邻两个定日镜底座中心之间的距离比镜面宽度多5m以上；
55、b2：在可放置定日镜的区域上，将步骤a2设置定日镜的数量及每个定日镜的中心坐标、高度、及经过步骤a3调整后的定日镜尺寸作为初始解；
56、将可放置定日镜的区域按面积平均分成n份，
57、在n份区域中的每份区域中随机选定1个定日镜作为参考点，得到n个参考点，
58、对每个所述参考点用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定日镜场排布方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种定日镜场排布方法，其特征在于，所述步骤A，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种定日镜场排布方法，其特征在于，所述步骤B，包括以下步骤：
4.如权利要求2所述的一种定日镜场排布方法，其特征在于，所述步骤B，包括以下步骤：
5.如权利要求3或4所述的一种定日镜场排布方法，其特征在于，根据步骤A2中设置的定日镜的数量，确定N的值；当设置的定日镜的数量为3187时，N的值设定为32。
【技术特征摘要】
1.一种定日镜场排布方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种定日镜场排布方法，其特征在于，所述步骤a，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种定日镜场排布方法，其特征在于，所述步骤b，包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：吴闻博，汪洁，包禹哲，王煜祥，林雨茹，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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