[发明专利]一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法

权利要求书

1.一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据光热电站的场地条件、定日镜的设计参数、设计功效进行镜场布置，获取每个定日镜的顶点坐标；

(2)根据光热电站的地理信息、天气信息计算出任意时刻的太阳位置以及位置坐标；

(3)选定定日镜A和它周围一圈的任一定日镜B，设定分别入射到定日镜A和B上的入射光线C和D的数量，将定日镜A和B进行网格划分，确定每个入射光线在定日镜A和B上的位置坐标；

(4)分别计算入射到定日镜A和B上每个入射光线C和D的方向向量、所有入射光线D入射到定日镜B上的中心向量以及以该中心向量为法向量的平面S；

(5)分别计算入射光线C和D投影到平面S上的位置坐标，得到入射光线C和D在平面S上的投影点围成的区域M、区域N，以及交叉区域F，根据入射光线D在交叉区域F内的投影点的个数占入射光线C在平面S上所有投影点的个数的比例作为定日镜A被定日镜B遮挡的阴影效率；

(6)按照步骤(3)-(5)的方法计算定日镜A被它周围一圈所有的定日镜遮挡的阴影效率，取平均值作为定日镜A的阴影效率；

(7)按照步骤(3)-(6)的方法求得每个定日镜的阴影效率。

2.根据权利要求1所述的一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，其特征在于，步骤(1)中，获取的第i个定日镜的位置坐标为(Hx_i，Hy_i，Hz_i)，i＝1,2,…N，i为定日镜的编号，N为定日镜的数量；第i个定日镜的顶点坐标分别为HD_i1，HD_i2…，HD_iM，其中，M为定日镜的顶点个数，采用地面坐标系，以吸热塔为坐标原点。

3.根据权利要求2所述的一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，其特征在于，步骤(2)中，基于SPA算法计算出太阳位置(az，el)及其位置坐标(S_x，S_y，S_z)，其中，az和el分别表示太阳的方位角和高度角；S_x＝cos(el)sin(az)；S_y＝cos(el)cos(az)；S_z＝sin(el)。

4.根据权利要求1所述的一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，其特征在于，步骤(3)中，设定入射到定日镜上的入射光线的数量R不少于50条每平米。

5.根据权利要求3所述的一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，其特征在于，步骤(3)中，根据入射光线数量R以及每个定日镜的顶点坐标对定日镜进行网格划分，将入射光线均匀分布在定日镜的网格内，得到每个入射光线在定日镜上的位置坐标(Rx_ij，Ry_ij，Rz_ij)，其中，Rx_ij，Ry_ij，Rz_ij分别表示第i个定日镜的第j条光线的x坐标、y坐标、z坐标。

6.根据权利要求5所述的一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，其特征在于，步骤(4)中，对于第i个定日镜，计算入射到该定日镜上的每个入射光线的方向向量对于第i个定日镜，求所有入射到该定日镜上的入射光线的中心向量并求出以中心向量为法向量，过坐标原点的平面S，平面S方程为：

Rx_i*X+Ry_i*Y+Rz_i*Z＝0

其中，Rx_i，Ry_i,Rz_i分别表示所有入射到第i个定日镜上的入射光线的中心向量的x坐标、y坐标、z坐标，X，Y，Z分别表示平面S上任意一点的x坐标、y坐标、z坐标。

7.根据权利要求6所述的一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，其特征在于，步骤(5)中，对于第i个定日镜B，将入射到该定日镜B上的入射光线向平面S投影，平面S为以第i个定日镜B上的入射光线D求得的中心向量为法向量建立的平面；得到入射光线D投影后的坐标并计算入射光线D经过投影后落到平面S的个数‖RP_i‖，且这些投影点在平面S上围成的区域M，其中：

位于第i个定日镜B背后的第k个定日镜A，使用同样的方式将入射到第k个定日镜A上的入射光线也向平面S投影，得到每条入射光线在平面S上的投影坐标这些投影点在平面S上围成的区域N，区域M和区域N形成交叉区域F；

基于MATLAB的工具Inpolygon，判断定日镜A上的入射光线C经过投影后的点落在区域F上的个数为‖P_ki‖，计算定日镜A被定日镜B遮挡的阴影效率E_ki＝1-‖P_ki‖/‖RP_i‖。