[发明专利]塔式太阳能热电系统镜场光学效率的计算方法

权利要求书

1.一种塔式太阳能热电系统镜场光学效率的计算方法，其特征在于实施步骤如下： 

1)生成镜场，确定入射光线； 

2)根据所述镜场、入射光线以及定日镜的坐标确定投撒范围； 

3)在所述投撒范围的定日镜场内随机投撒光点； 

4)利用CUDA计算平台采用多线程的形式针对每一根光线进行光线追迹，由随机投撒在地面上的光点和定日镜的四个顶点沿着入射光线在地面上的投影坐标依次确定入射光线与每一面定日镜的相交情况，若光点投影不在任何一面定日镜内该光点所对应的光线为无效入射光线，然后考虑下一个光点；否则判定该入射光线不被阴影并最终照射到的定日镜，并求取与该定日镜的交点；接着进入遮挡判定阶段；先计算该根入射光线所对应的反射光线，判断反射光线是否被其它镜子所遮挡，若不被遮挡则求取反射光线最终与吸收器的交点，判断该交点是否在吸收器内，如果交点不在吸收器内则判定光线溢出；最终根据所有入射光线中被阴影和被遮挡的入射光线数量计算镜场的阴影遮挡效率，所有入射光线中光线溢出的入射光线数量计算镜场的溢出效率； 

5)计算余弦效率； 

6)将所述阴影遮挡效率、溢出效率、余弦效率三者进行乘法运算，得到最终的镜场光学效率并输出。 

2.根据权利要求1所述的塔式太阳能热电系统镜场光学效率的计算方法，其特征在于：所述步骤1)中生成镜场的详细步骤如下：确定镜场参数，吸热器尺寸、太阳高度角和太阳方位角，所述镜场参数包括定日镜数量和尺寸、镜场排布类型；计算镜场中定日镜的中心坐标O(x，y，z)生成镜场。 

3.根据权利要求2所述的塔式太阳能热电系统镜场光学效率的计算方法，其特征在于：所述步骤1)中确定入射光线的详细步骤如下： 

假定入射光线为平行光，方向由太阳指向镜面，且入射光线在X轴、Y轴、Z轴的投影分量分别如式(1)所示： 

a＝-cos(h_s)*sin(p_s) 

b＝cos(h_s)*cos(p_s)                                       (1) 

c＝-sin(h_s) 

式(1)中，a为入射光线在X轴的投影分量，b为入射光线在Y轴的投影分量，c为入射光线在Z轴的投影分量，h_s为太阳高度角，p_s为太阳方位角。 

4.根据权利要求3所述的塔式太阳能热电系统镜场光学效率的计算方法，其特征在于： 

所述步骤2)中计算定日镜的坐标的详细步骤如下： 

2.1)计算定日镜的反射向量与平面法向量； 

2.2)计算定日镜的顶点坐标； 

2.3)计算定日镜中心和顶点沿着入射光线在地面上的投影坐标； 

2.4)动态跟踪定日镜顶点和中心坐标沿着入射光在地面上的投影区域，确定投撒范围。 

5.根据权利要求4所述的塔式太阳能热电系统镜场光学效率的计算方法，其特征在于： 

所述步骤2.1)具体是指通过式(2)～(3)计算定日镜的反射向量与平面法向量； 

任意一面定日镜的反射向量(rox，roy，roz)如式(2)所示： 

式(2)中，R是定日镜中心到吸热器中心向量的模；H为吸热器的中心高度，即(0，0，H)为吸热器的中心坐标；(x，y，z)为定日镜的中心坐标； 

任意一面定日镜的法向量(nx，ny，nz)如式(3)所示： 

式(3)中，a为入射光线在X轴的投影分量，b为入射光线在Y轴的投影分量，c为入射光线在Z轴的投影分量；NR为镜面法向量的模；H为吸热器的中心高度，即(0，0，H)为吸热器的中心坐标；(rox，roy，roz)为反射向量。