[发明专利]一种线性菲涅尔式聚光镜场的阴影与遮挡分析优化布设方法

说明书

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是一种线性菲涅尔式聚光镜场的阴影与遮挡分析优化布设方法。包括如下步骤：A镜场坐标系确定、B遮挡阴影坐标系确定、C遮挡阴影分析计算、D偏移影响分析计算、E阴影与遮挡效率。该方法更加贴近实际使用环境，可以准确计算线性菲涅尔式聚光镜场的阴影与遮挡效率，为分析线性菲涅尔式聚光系统的效率提供了可靠依据。进而修正线性菲涅尔式聚光镜场反射镜的分布方向和角度，进一步提升镜场转换效率。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是一种线性菲涅尔式聚光镜场的阴影与遮挡分析优化布设方法。

背景技术

太阳能作为一种理想的可再生能源已备受关注，但是能流密度低，提高利用效率的最佳技术路线是先聚光再利用。根据聚光形式，太阳能聚光系统主要有槽式、线性菲涅尔式、塔式和碟式等。线性菲涅尔式聚光系统主要由光学聚光器、接收器、太阳跟踪控制装置三部分构成，具有结构简单、风阻小、成本低、土地利用率高等优点，正逐渐在大规模电站中得到应用。

目前，针对已公开的专利（名称：线性菲涅尔式聚光系统镜场的优化布置方法、专利号：201410439026.6、授权公告号：CN104236122B）。本发明针对实际需要，发明了一种线性菲涅尔式聚光系统镜场的优化布置方法。由于南北方向的镜场总体光学效率优于东西方向，因此本发明以南北方向的镜场为研究对象，提供 了一种以CPC最大接受半角控制镜场高宽比进而进行镜场无阴影布置的方法。本发明的方法 可以针对实际情况快速准确地计算出确定CPC、反射镜宽度和列数的线性菲涅尔式聚光集热 系统在特定时间(系统无阴影工作时间)内无阴影影响的反射镜布置间距。

针对南北布置的采用单管接收器的线性菲涅尔式聚光系统，推导了镜场无阴影布置的数学表达式，并给出了数值计算方法。在实际工程应用中，为了便于加工安装并采用简单的驱动系统，反射镜一般采用等间距布置，这必将带来相邻反射镜之间的阴影与遮挡影响。而对于线性菲涅尔式聚光系统，相邻反射镜之间的阴影与遮挡效率直接影响着整个系统的光学效率，而系统光学效率的分析计算是设计电站聚光系统的依据。因此，准确分析相邻反射镜之间的阴影与遮挡至关重要。现有设备和技术中多根据镜场无阴影进行设定进而布设镜场，但实际场地中无阴影几乎不可能实现，使用现有设备和技术进行测试和布设镜场时均未考虑或很少考虑阴影遮挡问题，进而造成数据不准确影响使用效率。

发明内容

本发明解决其现有技术的不足提供一种分析数据精准、分析维度多样、布设更加合理的线性菲涅尔式聚光镜场的阴影与遮挡分析优化布设方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种线性菲涅尔式聚光镜场的阴影与遮挡分析优化布设方法，包括如下步骤：

A、镜场坐标系确定

反射镜列数为N的镜场，从左侧至右侧依次编号为1、2、...、N，第列反射镜中心与镜场中心的距离为，第列反射镜与水平面的倾斜夹角为；反射镜宽度为；接收器放置在距反射镜所在平面的高处；

某时刻太阳光入射角为，则该时刻的跟踪倾角由下式求得：

；

第列反射镜的坐标方程为

式中，，；

第列反射镜的左、右端点坐标分别为（，）和（，），则

、，

、；

B、遮挡阴影坐标系确定

遮挡阴影是指太阳入射光被相邻的反射镜所阻挡，遮挡阴影分析针对太阳入射光；

令经过第列反射镜左端点的太阳入射光线坐标方程为：

式中，，；

相邻的反射镜中过东侧左端点的太阳入射光线坐标为