[发明专利]塔式太阳能热发电镜场布置方法及其阴影遮挡效率计算方法

说明书

本发明公开了一种塔式太阳能热发电镜场布置方法及其阴影遮挡效率计算方法，主要基于放射栅格镜场布置原理，提出一种快速的镜场布置方法，基于该布置，还同时提出一种高效的阴影遮挡效率的计算方法，在保证准确率的同时，显著提高计算速度，为镜场大规模的优化设计提供了极大的便利。

技术领域

本发明属于太阳能热发电技术领域，具体涉及一种塔式太阳能热发电镜场布置方法及其阴影遮挡效率计算方法。

背景技术

镜场作为塔式光热发电的能量收集反射模块，在整个光热电站的投资中占据最大的比重。在土地成本居高不下的情况下，如何提高土地利用率和镜场效率，降低镜场的投资成了塔式光热电站设计的重点。在镜场设计中，需要根据一年中，每个时间点的太阳位置，不断的反算计算，以得到最佳镜子行列间距，使镜场年效率最大化，可见运算量非常大。镜场的效率是阴影遮挡效率、余弦效率、大气衰减效率以及溢出损失效率的乘积。其中，阴影遮挡效率，因为随太阳位置变化而变化，并且，受其镜子影响干扰大，是效率计算中最费时复杂的一项。因此，在场镜布置中，如何提高场地的利用率、场镜效率，以及提高相应的阴影遮挡效率的计算效率显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于：基于放射栅格镜场布置原理，提出一种快速的镜场布置方法，以及对应高效的阴影和遮挡效率的计算方法。

本发明技术的技术方案是这样实现的：一种塔式太阳能热发电镜场布置方法，所述发电厂包括聚光塔和环形的镜场，所述镜场包括若干个以聚光塔为共同圆心的镜圆周，每个镜圆周所包含的定日镜均匀分布于所在圆周线上，单个定日镜独立活动的占地范围均在相同直径的活动圆周内，活动圆周的直径为定日镜的对角线长度加上裕度，活动圆周的圆心位于所在镜圆周的圆周线上；镜场被分为若干个环状分区，在每个环状分区内均包括若干个连续的具有相同数量定日镜的镜圆周，具体的布置方法包括：

A1：先布置第一环状分区第一镜圆周，且第一镜圆周定日镜均以活动圆周邻近相切的布置；

A2：从聚光塔引出若干射线，引出的射线包括通过第一镜圆周内每个定日镜活动圆周圆心的圆心射线和通过相邻活动圆周切点的切点射线；

A3：从里向外顺序的将偶数圈的定日镜布置于所述切点射线上，奇数圈定日镜布置于所述圆心射线上，直到本分区布置结束；

A4：重复步骤A1到A3，按照相同的规则布置外侧的环状分区，直到占满整个镜场为止，并且相邻环状分区邻近镜圆周的间距大于定日镜活动圆周直径。

进一步的，所述每条射线上的定日镜与位于相邻射线和相邻镜圆周交点上的定日镜均保持活动圆周相切布置。

进一步的，在步骤A3中，当即将布置同一环状分区最外侧镜圆周时，若所述最外侧镜圆周的定日镜与位于相邻射线和相邻镜圆周交点上的定日镜不能保持活动圆周相切时，即不再布置所述最外侧镜圆周，标志本环状分区布置结束。

进一步的，以聚光塔为坐标原点，以东西方向为X轴，南北方向为Y轴，竖直方向为Z轴建立镜场坐标系；在布置每一圈镜圆周时，均先布置满Y轴任一侧的定日镜后，再以轴对称方式布置Y轴另一侧的定日镜。

一种定日镜场阴影遮挡效率计算方法，所述方法包括以下步骤：

B1：选定待计算的定日镜为目标镜，并以目标镜的中心为坐标原点，分别以目标镜的横向和纵向为x轴和y轴，垂直于目标镜方向为z轴建立镜面三维坐标系，同时确立以所述x轴为x1轴，以所述y轴为y1轴的镜面二维坐标系；并在所述镜面二维坐标系内选定目标镜的四个角点为各自所在象限的象限点；

B2：确定目标镜的干扰镜，以目标镜同镜圆周和同射线上的相邻定日镜，以及相邻射线和相邻镜圆周交点上的定日镜作为干扰镜；