[发明专利]一种塔式太阳能热电站中卷积核函数的拟合方法有效

专利信息
申请号: 201910575734.5 申请日: 2019-06-28
公开(公告)号: CN110414058B 公开(公告)日: 2020-12-01
发明(设计)人: 赵豫红;冯结青;牛召星;何才透 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F17/15
代理公司: 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 代理人: 胡红娟
地址: 310013 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 塔式 太阳能 热电站 卷积 函数 拟合 方法
【权利要求书】:

1.一种塔式太阳能热电站中卷积核函数的拟合方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)通过光线跟踪进行仿真,设置场景信息、光线方向、定日镜微表面法向分布的参数,通过光线跟踪得到镜面微元反射在接收面上的光斑;

(2)使用拟合函数拟合光线跟踪光斑的径向累计分布函数RCDF;将二维光斑的拟合问题转化为一维的数据拟合,并使用三次光滑样条拟合光斑的累积能量密度分布;

(3)通过某个距离的定日镜微元光斑的RCDF,推导出其他距离定日镜微元光斑的RCDF;

(4)通过RCDF的定义推导求解定日镜微元的光斑,使用微分的方式求解定日镜微元的光斑CD(r),PD(r)表示对于与接收面距离为D的定日镜微元反射在接收面上的光斑,PD(r1)-PD(r2),r1>r2>0,对应内圆半径为r2,外圆半径为r1的圆环区域内的总能量,以接收面中心为圆心,径向距离为半径r的点的能量密度,则:

其中,Δr表示r的微分,P′D(r)表示PD(r)的一阶导数,PD(r+Δr)和PD(r-Δr)分别表示接收面与定日镜微元距离为D时,接收面上半径为r+Δr和r-Δr的圆形区域内的总能量。

2.根据权利要求1所述的塔式太阳能热电站中卷积核函数的拟合方法,其特征在于,步骤(1)中,光线跟踪仿真方法为双向蒙特卡洛光线跟踪。

3.根据权利要求1所述的塔式太阳能热电站中卷积核函数的拟合方法,其特征在于,步骤(3)中,通过几何关系和能量守恒推导出不同距离的两个光斑的RCDF之间的关系,由几何关系得出:

由大气衰减和能量守恒,两个光斑的能量关系如下:

其中,PD(r)表示对于与接收面距离为D的定日镜微元反射在接收面上的光斑,在以接收面中心为圆心,r为半径的圆形区域内的总能量,表示距离为D1时的能量衰减因子,表示距离为D2时的能量衰减因子;

令r代替r1,则:

4.根据权利要求1所述的塔式太阳能热电站中卷积核函数的拟合方法,其特征在于,步骤(4)中,当r=0时,CD(r)没有定义,且当r→0时,微分计算误差很大,因此当r小于某个阈值时,使用区域内能量的平均值来代替微分求解:

对于二维能量密度分布,将代入,得到:

其中,a表示阈值,阈值的选择与定日镜的划分粒度有关,根据实验结果选择,x和y分别表示接收面上一点的横、纵坐标,CD(x,y)表示在接收面上坐标点(x,y)处的能量密度。

5.根据权利要求1所述的塔式太阳能热电站中卷积核函数的拟合方法,其特征在于,以固定的角度为间隔进行采样,分别对不同入射角的光斑分别进行拟合,得到了不同角度的RCDF,并根据实际的入射角,选择对应角度的RCDF进行推导求解。

6.根据权利要求5所述的塔式太阳能热电站中卷积核函数的拟合方法,其特征在于,固定的角度间隔为1°。

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