[发明专利]塔式太阳能热电系统镜场在柱状接收器上的成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热电系统领域，特别是涉及一种塔式太阳能热电系统镜场在柱状接收器上的成像方法。

背景技术

塔式太阳能热发电系统是利用很多面独立跟踪太阳的定日镜，将光线聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，并以热能的形式加以利用，带动汽轮机、发电机来发电。整个塔式太阳能系统分为聚光、集热、蓄热、辅助能源和发电5个子系统，能量传递的过程中有太阳能-热能-机械能-电能的转换。其中聚光集热子系统是太阳能转化为热能的关键系统，研究接收器上的成像不仅能够直观看出接收器上的热能分布，还对镜场的调度优化和接收器的安全保护工作有重要的指导作用。

有关接收器上成像的研究大都是针对腔式接收器或者平板式接收器，鲜有针对柱状接收器的研究。

发明内容

本发明提供了一种塔式太阳能热电系统镜场在柱状接收器上的成像方法，采用的技术方案如下：

一种塔式太阳能热电系统镜场在柱状接收器上的成像方法包括如下步骤：

(1)给定仿真的时间点、镜场参数、柱状接收器参数和聚焦点的个数与分布，所述时间点包括年月日时分，镜场参数包括定日镜的长宽、中心离地高度以及所有定日镜中心坐标，定日镜中心坐标是指定日镜几何中心点相对于接收塔底部的坐标，柱状接收器参数包括接收器的直径、高度以及几何中心点离地高度；

(2)根据仿真的时间点，求得太阳的高度角和方位角，进而计算主入射光线单位向量，再结合每面定日镜的中心坐标和聚焦点的个数与分布，计算出每面定日镜的主反射光线单位向量、单位法向量、余弦效率以及大气透射效率，从而计算出每根光线的能量值；

(3)根据聚焦点的分布以及柱状接收器参数，采用蒙特卡洛光线追迹法完成每面定日镜的成像计算；

(4)对所有定日镜的成像计算进行汇总，得到镜场成像。

所述的步骤(2)为：

建立大地坐标系，其原点位于接收塔底部中心，x轴、y轴和z轴的正方向分别指向正东、正北和天顶；

根据输入时间点获取太阳高度角θ_z和方位角θ_s之后计算主入射光线单位向量S(x_S,y_S,z_S)：

定日镜的位置用其镜面中心坐标P(x_P,y_P,z_P)表示，Q(x_f,y_f,z_f)为接收器聚焦点坐标，则主反射光线单位向量R(x_R,y_R,z_R)为：