[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

说明书

本发明公开了一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，包括如下步骤：获取每个定日镜的顶点坐标；计算太阳位置坐标；确定每个入射光线在定日镜A和B上的位置坐标；分别计算定日镜A和B上的入射光线C和D的方向向量、所有入射光线D中心向量，建立平面S；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；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的平均值。本发明所公开的方法能适合任何形状的定日镜，计算的阴影效率更准确，计算量少。

技术领域

本发明涉及光热电站技术领域，特别涉及一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法。

背景技术

塔式太阳能热发电系统是当前比较流行的发电方式，其原理是首先通过聚光系统收集太阳能，将大量低密度的太阳能反射到吸热器上变成高密度的太阳能，然后再转成工质热能，这些热能既可以应用在石油开采、小区供热、氢气制造，也可以利用热能将其转成电能，从而并入电网。因此，聚光系统在塔式太阳能光热电站扮演着极其重要的角色。

聚光系统需要通过大量的定日镜才能实现能量聚集，因此在整个镜场设计中，需要考虑提高定日镜的光学效率。定日镜的光学效率是指吸热器接收到的能量与镜场定日镜能接收到的最大能量之比。定日镜的光学效率越高，提供给吸热器的能量越大，整个太阳能转成工质热能的效率就越高。光学效率一般包括余弦效率、阴影效率等，其中最为复杂且能够通过调整定日镜分布最大程度避免的为阴影效率。

如图1所示，阴影损失是指后排的定日镜A接受的太阳光被前面定日镜B所遮挡而产生的。阴影效率与阴影损失相反，阴影效率越高，说明被遮挡的越少。目前计算阴影效率的主流方法为光线追迹法，该方法可以直观地判断每一条光线的踪迹，但是随着镜场规模的增加，计算过程变得复杂，呈指数增加。另外也有将定日镜的顶点通过投影到被计算的定日镜表面上，再通过坐标变换求出定日镜被遮挡的面积百分比从而求出阴影效率，但是该方法取决于定日镜的形状，形状不同计算方法也不同，并且需要经过坐标的变换，过程比较复杂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，以达到能适合任何形状的定日镜，计算的阴影效率更准确，计算量少的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法，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。