塔式太阳能光热电站定日镜场优化设计研究.pdf

1、20242024中国太阳能光热大会中国太阳能光热大会敦煌敦煌魏秀魏秀东东长春理工大学 光电工程学院 塔式太阳能光热电站定日镜场优化设计研究内容内容提纲提纲镜场布局方法镜场效率计算镜场优化设计结果与讨论1.1 紧密布局一、一、镜场布局镜场布局方法方法定日镜紧密排列在相互平行的直线或同心圆环上，方位间距和径向间距为定日镜紧密排列在相互平行的直线或同心圆环上，方位间距和径向间距为常数，镜场疏密程度常数，镜场疏密程度不变不变，镜场镜场不分区不分区。00DMjAzAzAz=（）00DMjRRR=（）sepDMDHd=+2arcsin()2jjjAzzR=平行排列圆弧排列平行非交错平行交错圆弧非交错1.2

2、 径向交错布局定日镜定日镜布置在以塔为中心的同心圆环上，前后环定日镜交错布置，同布置在以塔为中心的同心圆环上，前后环定日镜交错布置，同一区布置角一区布置角相同，随着半径增大，镜场变稀疏，分区布置。相同，随着半径增大，镜场变稀疏，分区布置。不同布局不同布局方式方式定日镜方位和径向间距的计算方法不同定日镜方位和径向间距的计算方法不同。吸热器RebRi,j Ri,j无挡光间距无挡光径向交错b)无挡光径向交错a)标准径向交错一、一、镜场布局镜场布局方法方法 242ebBBACRA=2222222()(/2)(1)()tBtBthtBthAh rBh rhhCLHh rhh=+242Bbbacra+=2

3、22,22(/2)2()(/2)()ti ji jtththahLHRbRhhhcLHhh=,12iAzHW=00,0,(),()i ji ji ji jRRRRRRR=,()/2i jebi jRRR=,10iAzAz=,10iRR=,2sin(/2)=i ji jiAzRz,1=i jiRR,1,12arcsin()2iiiAzzR=0ifZZZ=0fZDZHL=标准径向交错一、一、镜场布局镜场布局方法方法镜场分区方法方位间距限制镜场密度限制区域宽度限制,1i kfiAzAAz=当AfAflim时，镜场进行分区,1=kii jjZWR当ZWiZWlim，镜场进行分区,=hi ji ji j

4、ARAz当i,j0存在挡光的条件是：cosb01=bsbsmNNbsbshAA=二、镜场效率计算二、镜场效率计算2.3 阴影挡光效率2.4 截断效率2222(,)exp()22+=htottotPxyFlux x ymaxmaxminmin22int221exp()22+=yxyxtottotxydxdy 22()sin2int22()sin211exp()exp()2222=RHx RRyzRRHxRRyzRtottottottotxyfdxdy解析法计算截断效率三、镜场优化设计三、镜场优化设计Step2：计算定日镜的年均光学效率Step1：生成初始镜场布置，定日镜为设计值的12倍；Step

5、3：选择效率最优的定日镜，定日镜数等于设计值改变镜场布置参数，生成不同的镜场布置，从中选择效率最优的镜场，作为最终镜场布置。3.1 优化设计方法三、镜场优化设计三、镜场优化设计传统方法：以塔基中心为圆心、Rmax为半径的圆，边界方程为：222maxggxyR+=新方法：镜场中心偏移因子Ec，镜场中心向北偏移，边界方程表示为：222maxmax(1)/(1)ggccxyEERR+=初始镜场布置，定日镜数量为3978面，从中选择2650面初始镜场布置，定日镜数量为2918面，从中选择2650面定日镜数量减小，节省优化设计时间3.2 镜场边界限制方法四、结果与讨论四、结果与讨论参数名称参数名称数值数

6、值地理纬度地理纬度/37.4定日镜数定日镜数/面面2650定日镜高度定日镜高度/m9.752定日镜宽度定日镜宽度/m12.305塔光学高度塔光学高度/m147吸热器高度吸热器高度/m14.2吸热器直径吸热器直径/m8.9以以Gemasolar镜场为例，使用本模型和镜场为例，使用本模型和SolarPilot软件软件分别计算春分、分别计算春分、夏至、秋分和冬至的镜场光学效率分布夏至、秋分和冬至的镜场光学效率分布，二者计算结果最大偏差为，二者计算结果最大偏差为0.2%4.1 模型正