[发明专利]平坦地形塔式光热太阳能发电场定日镜优化布置方法

说明书

技术领域

本发明涉及定日镜布置技术领域，尤其涉及一种平坦地形塔式光热太阳能发电场定日镜优化布置方法。

背景技术

定日镜优化布置是指优化预定范围和预定数量的定日镜的排布，使得定日镜互相间阴影的影响最小，最大化太阳能能量的获取。这种实现过程可以通过列举法来实现，即计算各种组合的可能性；也可以通过适当人工分析下的实验方法来实现，即借助数学统计分析与工程实验方法。第一种方法较为简单，但是无法由人工的方法来实现，只能依靠基于遗传算法等通过计算机运算来实现，需要大量的工作量和时间成本；第二种方法的实现需要借助一些统计分析知识，在工业应用上有一定的难度，但是相对于第一种方法可以节约工作量和时间成本。已有的与本发明最相近似的实现方案就是基于第一种实现形式，即以长时间，利用计算机来寻找各种可能的组合。这种算法适合于计算机利用大量的资源和时间去寻找足够多的组合，如果太阳能发电场内的定日镜数量较多的话，组合的可能性将呈指数式提高，计算时间也将成倍增加。现有技术的主要缺点就是只能通过计算机运算来实现整个过程，不仅需要相当的成本，不利用于广泛应用，而且耗费大量的时间。如果以人工来实现全部组合的可能性，更是不可能实现的。

正交实验法在农业，电信上的应用特别多，其具有完备的理论基础，可以节省大量的人力，物力，时间，取得较优的成果。其基本过程为对于一个项目首先选择若干影响实验结果的因素，然后对于不同的因素选择不同的水平来组合，得出相应的实验结果，通过正交实验原理对应的数学分析统计方法，得出一个理论上的各因素最优水平的组合。例如对于农业生产的育种中，光照时间，水分，氮含量，钾含量，磷含量都是对于其生长极为重要的因素，例如对于5个主要的因素，每个因素选5个值，即通过选择5种不同的光照时间，5种不同的水分，5种不同的氮含量，5种不同的钾含量，5种不同的磷含量，然后通过正交实验方法构成一个正交实验项目，就会出现25种实验因素的组合，对这25种组合做实验，并得出结果，然后通过正交实验对应的数学分析方法，得出光照时间，水分，氮含量，钾含量，磷含量的最优值来组合成的就是整个的最优方案。比如对于一个5因素，每个因素取5个值，如果计算所有的可能性则需要计算3125种，如果采用正交实验方法则只需要计算25种，节约大约99％的工作量。

发明内容

为了解决在塔式光热太阳能发电场中，如何通过提取更全面的影响定日镜布置的主要因素来快速获得合理的定日镜的相对位置关系这一技术问题，本发明提出一种基于正交实验的平坦地形塔式光热太阳能发电场定日镜优化布置方法。

根据本发明的一个方面，所述平坦地形塔式光热太阳能发电场定日镜优化布置方法包括：步骤S1，获取塔式光热太阳能发电场的地理信息，确定塔式光热太阳能发电定日镜场的范围并根据塔式光热太阳能发电场的范围确定定日镜行列数，使得塔式光热太阳能发电定日镜场范围内的定日镜数目多于或等于需要的数目，并根据所述地理信息获取塔式光热太阳能发电场的太阳能资源信息，以便计算所述太阳能发电场整场的阴影系数；步骤S2，确定平坦地形塔式光热太阳能发电场定日镜优化布置的影响因素及其合理取值范围，所述影响因素包括排列角α、偏移间距比i以及纵向间距比j；步骤S3，根据步骤S2确定的影响因素和其合理取值范围，使用正交实验的方法，构建正交实验工程计算阴影系数，以得到正交实验结果；具体包括根据为每个影响因素在其合理取值范围内取的多个值构建正交实验表，并计算对应于每个正交实验条目的阴影系数；步骤S4，对步骤S3得出的正交实验结果进行相关统计分析，确定所述影响因素的最佳取值；步骤S5，根据步骤S4中确定的影响因素的最佳取值，得出最优的平坦地形塔式光热太阳能发电场定日镜优化布置方案。

根据本发明所提出的方法的一个方面，在所述步骤S1中，确定对于南半球由南向北或北半球由北向南依次排列的多排定日镜，分别为第1排定日镜、第2排定日镜、……、第m排定日镜，以及每排定日镜所包括的多台定日镜，并确定每排定日镜中相邻两台定日镜之间的间距。