[发明专利]一种地球形状对定日镜追日误差的影响分析方法

说明书

本发明公开了一种地球形状对定日镜追日误差的影响分析方法，包括如下步骤：(1)确定将地球视为椭球体情况下的法线位置、太阳高度角和方位角；(2)根据步骤(1)中获得的数据计算将地球视为椭球体情况下的入射角和反射角；(3)将步骤(1)和步骤(2)中获得的数据与将地球视为标准球体情况下得到的数据进行比较，给出不同纬度、不同镜场位置和不同时段的追日误差大小。本发明的有益效果为：对于反射光程较长的塔式聚光系统，如果将地球视为椭球体来计算太阳高度角、方位角及入射角，会提高追日精度、降低溢出效率的损失。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其是一种地球形状对定日镜追日误差的影响分析方法。

背景技术

大多数定日镜追日控制方法中，不论是方位角-高度角方案，还是自旋-俯仰方案，都将地球视为一个标准球体计算相关角度。然而实际上地球极地半径要比赤道半径略短，而且因为地球表面的不平整，各地地表曲率与标准球体曲率之间存在一定误差，从而造成相关角度的计算误差。该误差大小已经明显超过了目前定日镜在镜面制造、安装和追日机械传动方面能够实现的精度，虽然这一误差对于反射光程较短的抛物面槽式、碟式系统影响不大，但对于反射光程较长的聚光系统，特别是塔式聚光系统，会造成足够大的焦斑偏移。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种地球形状对定日镜追日误差的影响分析方法，如果将地球视为椭球体来计算太阳高度角、方位角及入射角，会提高追日精度、降低溢出效率的损失。

为解决上述技术问题，本发明提供一种地球形状对定日镜追日误差的影响分析方法，包括如下步骤：

(1)确定将地球视为椭球体情况下的法线位置、太阳高度角和方位角；

(2)根据步骤(1)中测得的数据计算将地球视为椭球体情况下的入射角和反射角；

(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的数据与将地球视为标准球体情况下得到的数据进行比较，分析追日误差。

优选的，步骤(1)中，确定法线位置具体为：圆O所在平面为地球的赤道平面，∠FOH为赤纬角δ，B点所在纬度圈纬度角为φ；将该纬度的B点当做正午时刻下的地点，B′为同纬度任意时刻的某地，则∠BAB′为时角ω，BC的方向为太阳光方向；BD′为该地的地平面法线，∠C′B′D′的余角为太阳高度角α；若地球为椭球体，则该地切平面的法线为其地面水平面的法线。

优选的，步骤(1)中，确定太阳高度角和方位角具体为：将地球视为椭球体时，椭球的半长径为m，半短径为n，子午线剖地球所得椭圆方程可由公式(3)表示：

椭圆过地球某点(x₀，y₀)的切线方程与斜率分别为公式(4)、(5)；

B′点切平面法线方向向量为(cosω，sinω，)，于是将地球视为椭圆的太阳高度角、太阳方位角可分别由公式(6)、(7)计算：

优选的，步骤(2)中，计算入射角具体为：假定吸热面中心、定日镜中心位置已知，于是反射光的高度角α_r和方位角γ_r已知，入射角可由公式(8)计算：

cosλ＝cosαsinγcosα_rsinγ_r+cosαcosγcosα_rcosγ_r+sinαsinα_r (8)。