塔式太阳能电站分离式吸热器热流分布与定日镜场设计研究_罗彦
塔式太阳能热发电镜场的优化与仿真研究的开题报告
塔式太阳能热发电镜场的优化与仿真研究的开题报告一、选题背景随着全球能源消耗的增加和可再生能源使用的不断推广，太阳能逐渐成为了新型的清洁能源。
太阳能热发电技术由于其高效、稳定、可存储等特点，成为了可再生能源中一个非常有前途的领域。
而塔式太阳能热发电技术则是太阳能热发电技术中的一种重要形式，其具有集中度高、发电效率高等优点。
在塔式太阳能热发电系统中，镜场的设计、排布和优化对系统的性能影响较大。
因此，对塔式太阳能热发电镜场的优化与仿真研究具有重要意义。
二、研究目的本文旨在对塔式太阳能热发电镜场进行优化与仿真研究。
具体研究目的包括以下几个方面：1. 建立塔式太阳能热发电镜场的模型，并优化镜场的布局方案，提高其收集太阳能的效率。
2. 分析不同气象条件下的镜场运行情况，并评估其发电性能。
3. 对不同材料的反光镜进行性能测试，确定最为适合塔式太阳能热发电镜场使用的反光镜材料。
三、研究方法本文将采用以下几种研究方法：1. 建立塔式太阳能热发电镜场的三维模型，使用光线跟踪方法模拟太阳光的反射和聚焦，采用计算机模拟和优化等方法对镜场的布局方案进行优化。
2. 分析不同气象条件下镜场运行情况，使用仿真软件模拟太阳能热发电系统的运行过程，并得出系统在不同气象条件下的发电性能。
3. 对不同反光镜材料进行性能测试，包括反射率、抗反射性能、耐候性等方面的测试，并评估其是否适合用于塔式太阳能热发电镜场。
四、研究内容本文将主要围绕以下几个方面开展研究：1. 塔式太阳能热发电镜场的建模与优化：建立塔式太阳能热发电镜场的三维模型，使用光线跟踪方法对镜场的布局方案进行优化。
2. 不同气象条件下的镜场运行情况分析：通过使用仿真软件模拟系统的运行过程，分析不同气象条件下的镜场运行情况，并评估其发电性能。
3. 不同反光镜材料的性能测试：对不同反光镜材料进行性能测试，并评估其适用性和实用性。
五、进度安排第一阶段（1个月）：查阅相关文献，了解塔式太阳能热发电镜场的相关知识和技术要点。
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究1. 引言在当今社会，清洁能源的重要性日益凸显，太阳能作为一种可再生能源，备受关注。
塔式太阳能热电系统是太阳能利用的一种重要方式，而定日镜场光学仿真与应用研究更是该系统中的关键技术。
本文将从深度和广度的角度，全面评估塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究的重要性，探讨其在清洁能源领域中的应用前景。
2. 定日镜场光学仿真的概念在塔式太阳能热电系统中，定日镜场是一个至关重要的部分，它通过光学原理，能够将太阳能集中到接收器上，从而产生高温热能，用于发电或其他热能利用。
定日镜场光学仿真即是利用计算机模拟太阳辐射在定日镜场中的传播、反射、折射等光学过程，以达到优化定日镜场结构、提高能量利用效率的目的。
3. 光学仿真的重要性光学仿真在塔式太阳能热电系统中扮演着重要的角色。
通过仿真分析，可以优化定日镜场的结构，提高光能的集中度和传输效率，降低能源损耗，从而提高系统的发电效率。
光学仿真还能够帮助工程师们更好地理解定日镜场的光学特性，为系统的设计、建设和运行提供技术支持。
4. 定日镜场光学仿真的应用在太阳能领域，定日镜场光学仿真已经得到广泛的应用。
在塔式太阳能热电站的建设过程中，光学仿真可以帮助工程师们选择最佳的定日镜场布局和材料，确保太阳能的最大利用。
光学仿真还可以在系统运行过程中，帮助管理人员对系统进行实时监测和优化调整，保证系统的稳定运行和高效发电。
5. 个人观点和理解对于塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究，我认为其在清洁能源领域中有着巨大的潜力。
随着全球清洁能源需求的不断增加，定日镜场光学仿真技术的发展将为太阳能的利用提供更加可靠、高效的技术支持，推动清洁能源的发展和应用。
6. 总结与回顾本文主要从定日镜场光学仿真的概念、重要性、应用以及个人观点进行了综合的阐述。
定日镜场光学仿真在塔式太阳能热电系统中具有重要的地位，其在清洁能源领域的应用前景十分广阔。
塔式太阳能热发电中定日镜的设计及性能分析
安装均能满足批量生产要求。
对图２进行力学分析，可得出电动推杆额定力
矩与风抗负载的关系，表达式为：
√ Ｆ 电≥
２Ｍ 风 ｓ ４ｌ２２ｓ２－（ｌ２２＋ｓ２－ｌ１２）２
（１）
式中，Ｆ 电为电动推杆额定力矩；Ｍ 风为转化到 水平轴上的风抗力矩；ｌ１、ｌ２、ｓ 分别为水平轴轴心 和电动推杆上两个旋转轴心三者之间的距离。校核
电动推杆的输出力矩时，需仿真计算出定日镜多角
度的风抗负载（即提取出水平轴风抗力矩 Ｍ 风），从 而按式（１）计算出电动推杆所需最小输出力。
四 方位角传动设计 方位角传动采用了蜗杆传动与一齿差传动两
级传动［６，７］。其中，蜗杆传动可实现自锁、大传动 比；二级传动为一齿差传动，如图 ３ 所示，其具备 传动比大和体型小的特点。综上特点，可将垂直轴 传动部件与垂直轴集成为一体。该垂直传动体型 小，便于安装、拆卸，且又保证了整体刚性。
ｃ．光学仿真
图 ５ 光斑仿真计算流程
七 成本 本节对定日镜进行成本估算，研究对象为基
于一齿差传动、丝杆和 １４ｍ２ 镜子的定日镜。具体 价格估算见表 １。分析表 １ 可知，每 ｍ２ 镜子的定日
项目
垂直轴传动 水平轴传动 垂直管 镜子支架 镜子 定日镜成本
表 1 价格估算表
单价
用量 总价
／元
／元
２５００
目前业内企业激烈竞争的过程中只重视产能、追 求销售额、忽视产品质量和效益（利润）的做法是注 定要失败的。
三 坚定信心 稳中求进 稳中求进，是党中央确定的今年工作的总基
调。“坚持稳中求进，坚持科学发展，我国一定能 实现更长时期、更高水平、更好质量的发展”。历 史地看，“稳”才能更科学地发展、更持久地前进。 过去 ２０ 多年里，正是靠稳扎稳打，一步一个脚印， 我们产业才“积小成为大成”，推动着我国太阳能 热利用事业不断向前，取得了举世瞩目的成就。当 前，复杂多变的国际政治经济环境及国内经济运 行的新情况新变化，对我们行业的发展提出了新 挑战。越是形势复杂多变，就越要头脑清醒、立场 坚定；越是面对风险挑战，就越要迎难而上、奋发 有为。我们必须深刻地认识到，在多种的思潮中， 思想无定力，难以凝聚发展力量；在错杂的环境 下，心若有旁骛，极易错失发展良机。只有不为困 难风险所惧，把思想认识统一到中央的决策部署 上，把智慧力量凝聚到既定的目标任务上，才能扎 扎实实地稳中求进，取得各项工作的新进展、新突 破、新成效，确保“十二五”太阳能热利用产业发 展目标顺利实现。
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究摘要：随着能源需求的日益增长和对环境污染的担忧，太阳能作为一种清洁，可再生的能源被广泛关注。
太阳能热电系统是将太阳能转化为热能再进一步转化为电能的技术，其中的定日镜场是其重要组成部分。
本文主要围绕塔式太阳能热电系统定日镜场的光学仿真与应用进行研究。
关键词：塔式太阳能热电系统；定日镜场；光学仿真；应用一、引言在能源稀缺和环境污染不断恶化的背景下，太阳能作为一种清洁，可再生的能源受到了广泛的关注。
太阳能热电系统是一种将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能的技术，具有巨大的潜力。
在太阳能热电系统中，定日镜场用于将太阳光汇聚到一定的位置，提高太阳能的利用效率。
因此，对定日镜场的光学仿真与应用进行研究具有重要意义。
二、定日镜场的构成三、定日镜场的光学仿真方法为了确定定日镜场的光学性能，需要进行光学仿真。
常用的定日镜场光学仿真方法有有线偏振光线追迹法和模态法。
有线偏振光线追踪法是通过追踪光线在定日镜场中的传播路径，确定光线的入射角度、反射角度和汇聚位置，从而获得太阳光的聚焦效果。
模态法主要通过分析定日镜场中的模态分布，确定光学系统的传输特性和成像质量。
这两种方法在定日镜场的光学仿真中都有其优缺点，可根据具体情况选择合适的方法。
四、定日镜场的应用研究定日镜场在塔式太阳能热电系统中具有重要的应用价值。
通过优化定日镜场的设计和布局，可以改善太阳光的聚焦效果，提高太阳能的利用效率。
此外，定日镜场还可以应用于其他领域，如太阳能热水器、太阳能热气体发电等。
在这些领域中，定日镜场的应用可以大幅提高能源转化效率，减少能源浪费。
五、结论随着能源需求的增长和对环境污染的担忧，太阳能热电系统成为了一种可行的解决方案。
其中的定日镜场作为太阳能热电系统的重要组成部分，对其光学性能的研究和优化具有重要意义。
通过光学仿真方法，可以确定定日镜场的光学特性，进一步优化太阳能的利用效率。
此外，定日镜场的应用研究也有助于提高其他能源转化系统的性能，实现能源的可持续利用。
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究一、本文概述本文旨在探讨塔式太阳能热电系统中定日镜场的光学仿真与应用研究。
塔式太阳能热电系统作为一种高效、清洁的可再生能源利用方式，近年来受到了广泛关注。
定日镜场作为该系统的核心组成部分，其光学性能的优劣直接影响到整个系统的集热效率和运行稳定性。
因此，对定日镜场进行光学仿真研究，对于优化系统设计、提高系统性能具有重要的理论和实践意义。
本文首先介绍了塔式太阳能热电系统的基本原理和组成，重点阐述了定日镜场的工作原理和关键技术。
在此基础上，详细描述了光学仿真的基本原理和方法，包括光线追踪、光学性能评价等。
接着，本文重点探讨了定日镜场的光学仿真模型建立与优化，通过模拟不同条件下的光线反射和聚焦过程，分析了定日镜场的光学性能影响因素及其优化策略。
本文还介绍了定日镜场在实际应用中的挑战与解决方案，包括镜面材料选择、镜面误差校正、控制系统设计等。
通过案例分析，展示了光学仿真在定日镜场设计、优化和运维中的实际应用效果，验证了光学仿真方法的有效性和可靠性。
本文总结了塔式太阳能热电系统中定日镜场光学仿真与应用研究的主要成果和贡献，展望了未来的研究方向和应用前景，为推动塔式太阳能热电系统的进一步发展提供了有益参考。
二、塔式太阳能热电系统概述塔式太阳能热电系统（Concentrated Solar Power, CSP）是一种利用大规模反射镜场（定日镜场）将阳光聚焦到塔顶接收器上，通过热机转换热能为电能的发电技术。
该系统主要由定日镜场、塔顶接收器、热机和储能系统等几个关键部分组成。
定日镜场是塔式太阳能热电系统的核心部分，由大量反射镜（定日镜）组成，每个定日镜都能够单独调整角度，以确保反射的阳光能够精确地汇聚到塔顶接收器上。
通过先进的控制系统，定日镜场可以在不同的时间和天气条件下实现高效的光学聚焦。
塔顶接收器是接收并吸收定日镜场反射聚焦光能的装置，通常采用液态盐或者熔融金属作为吸热介质，能够在高温下稳定工作，并将吸收的热能传递给热机。
塔式太阳能热发电系统中定日镜场的优化控制策略
塔式太阳能热发电系统中定日镜场的优化控制策略塔式太阳能热发电系统是一种利用太阳能直接转换为电能的系统，它通过将太阳能集中在一个高温热媒中，然后将其传递给发电机组，产生高温蒸汽驱动发电机转动，从而产生电能。
塔式太阳能热发电系统由太阳能接收系统、热媒循环系统和发电系统等组成，而定日镜场则是太阳能接收系统中的关键部分，它的设计和控制会直接影响到整个系统的发电效率和运行稳定性。
定日镜场是用于将太阳光线集中到热媒载体上的高反射率镜面组成的，它的取向和角度会影响到太阳能的收集效率。
为了优化定日镜场的控制策略，提高系统的发电效率，以下是几个关键点：第一，定日镜场的取向和角度应根据太阳的位置进行实时调整。
太阳的位置和角度会随时间不断变化，所以定日镜场的取向和角度也应该随之变化。
一种可行的策略是通过使用光学传感器实时检测太阳的位置和角度，然后根据实时数据调整定日镜场的取向和角度，以确保太阳光线始终能够最大限度地集中到热媒载体上。
第二，定日镜场的清洁和维护也是重要的控制策略。
由于定日镜场位于室外，容易受到尘埃、雨水和其他污染物的影响，这些都会减少镜面的反射率，影响太阳能的收集效率。
因此，定期对定日镜场进行清洁和维护是必要的。
可以使用自动清洁系统来定期清洁镜面，并配备必要的防护装置来防止污染物的沉积。
第三，定日镜场的自动控制系统应具有适当的安全保护措施。
定日镜场通常由多个镜面组成，每个镜面都有一套自动控制系统，而这些系统应该能够相互协调工作，以确保安全和稳定的运行。
例如，当系统中的任何一个镜面出现故障或异常时，应该能够自动禁用该镜面，并及时报警，以避免对系统的其他部分产生影响。
第四，定日镜场的控制系统还应考虑到环境因素的影响。
太阳能热发电系统通常需要在各种环境条件下运行，如高温、低温、风速等。
定日镜场的控制策略应该能够确定在不同环境条件下定日镜场的最佳取向和角度，以确保整个系统的正常运行。
例如，当环境温度过高时，系统应该能够自动调整定日镜场的角度，以避免镜面因高温而失去反射性能。
塔式太阳能热发电系统中定日镜场的优化控制策略
塔式太阳能热发电系统中定日镜场的优化控制策略塔式太阳能热发电系统是一种利用太阳能转换为电能的建筑结构。
系统由中央塔和周围的定日镜场组成，定日镜场负责聚焦阳光，将其反射到中央塔上的太阳能收集器上。
优化定日镜场的控制策略可以有效提高系统的发电效率。
首先，定日镜场的优化控制策略之一是追踪太阳的运动轨迹。
太阳的位置随着时间的推移而变化，因此定日镜场需要实时调整反射角度，以保持太阳光线的聚焦效果。
采用精确的太阳追踪算法，可以使定日镜场精准地对准太阳的位置，并实现最佳的光线聚焦。
其次，定日镜场的优化控制策略之二是避免阴影和日照不均。
阴影和日照不均会降低太阳能收集器的效果，导致发电效率下降。
为了优化定日镜场的控制，可以采用避免阴影和日照不均的策略，如调整定日镜的角度和间距，使阳光均匀地照射到太阳能收集器上。
另外，定日镜场的优化控制策略之三是最大化阳光的入射角度。
太阳光线的入射角度越大，太阳能收集器的吸收效果就越好。
为了实现最大化的入射角度，可以通过调整定日镜的倾斜角度和倾斜方向，使太阳光线以最佳的角度进入太阳能收集器。
最后，定日镜场的优化控制策略之四是考虑天气因素进行预测和调整。
天气因素如云量和风速会对太阳能发电系统的效果产生影响。
通过监测和预测天气变化，可以及时调整定日镜场的角度和方向，以适应不同天气条件下的太阳能收集。
总之，塔式太阳能热发电系统中定日镜场的优化控制策略包括追踪太阳的运动轨迹、避免阴影和日照不均、最大化阳光的入射角度，以及考虑天气因素进行预测和调整。
通过这些策略的综合应用，可以有效提高太阳能发电系统的效率和稳定性。
塔式太阳能热发电系统中定日镜场的优化控制策略还包括使用智能化技术和优化算法进行调节。
智能化技术可以通过收集和分析大量数据，实现对定日镜场的自动调节和优化。
例如，利用传感器监测定日镜场的角度和反射效果，通过自适应控制算法对定日镜的角度和反射镜面进行调整，以获得最佳的聚光效果。
此外，通过与气象数据的结合，智能化系统还可以根据不同的天气条件进行实时的优化调整，提高系统在不同气候条件下的发电效率。
一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法
一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效
率的方法
太阳能光热电站是一种利用太阳能将光能转化为热能，再通过热能转换为电能
的装置。
在太阳能光热电站中，定日镜是非常重要的组成部分，它能够将来自太阳的光线聚焦在一个小的区域上，提供高温热能。
然而，定日镜的投影效率对于太阳能光热电站的性能至关重要。
因此，研究一
种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法是非常必要的。
一种常用的计算方法是基于追踪太阳轨迹的模拟。
首先，需要获取太阳的位置
和光线的方向，这可以通过太阳轨迹模拟算法来实现。
然后，根据定日镜的位置和朝向，以及太阳光的入射角度，计算出定日镜的投影面积。
接下来，需要考虑定日镜的阴影效果。
阴影的形成是由于定日镜所投影的区域
挡住了后方的太阳光。
通过计算阴影的面积与定日镜投影面积的比值，可以得到定日镜的阴影效率。
在计算过程中，还需要考虑到日景期间的变化。
由于太阳的运动和光线的特性，太阳光的方向和强度将发生变化。
因此，计算定日镜阴影效率时需要分段计算，考虑不同时间段的太阳轨迹和光线方向。
除了模拟太阳轨迹之外，还可以使用实际测量数据来验证计算结果的准确性。
通过在光热电站中安装传感器，可以实时监测定日镜的阴影效率，并将数据与计算结果进行比较。
综上所述，一种计算塔式太阳能光热电站定日镜阴影效率的方法是基于太阳轨
迹的模拟。
通过计算定日镜投影面积和阴影面积之间的比值，可以得到定日镜的阴影效率。
这种方法可以有效评估光热电站的性能，并为优化设计提供依据。
基于光学效率与热效应的塔式太阳能定日镜场布置及优化研究
标题：基于光学效率与热效应的塔式太阳能定日镜场布置及优化研究引言：太阳能作为一种清洁、可再生的能源，受到了广泛关注。
而太阳能塔技术作为一种高效利用太阳能的方法，具有较高的能量转换效率和灵活性。
然而，在塔式太阳能系统中，定日镜场的布置与优化对能量收集和转换起着至关重要的作用。
本文旨在研究基于光学效率与热效应的塔式太阳能定日镜场的布置与优化策略。
一、定日镜场布置的原理与影响因素1.1 定日镜场布置的原理定日镜场是将太阳光聚焦到太阳能塔顶部的装置，其主要作用是提高太阳能的收集效率。
定日镜场的布置需要考虑日晷角、方向角和倾斜角等参数，以实现最佳的光学效率。
1.2 影响定日镜场布置的因素定日镜场布置的影响因素包括地理位置、季节变化、太阳高度角和建筑物阴影等。
合理考虑这些因素可以实现定日镜场的最佳布置和优化。
二、定日镜场布置与优化策略2.1 场地选择与布局在选择场地时，应考虑太阳辐射强度、地形地貌、建筑物阻挡等因素。
优化布局可以通过合理安排定日镜的位置和方向，以最大程度地提高光的聚焦效率。
2.2 定日镜的形状与材料定日镜的形状和材料对光学效率和热效应有着重要影响。
常见的定日镜形状包括平面镜和曲面镜，而材料的选择则需要考虑反射率、耐高温性和成本等因素。
2.3 控制系统与跟踪技术定日镜场的控制系统和跟踪技术可以有效提高定日镜的精确度和稳定性。
常见的控制方式包括自动跟踪系统和人工干预控制系统，根据具体情况选择合适的方法。
2.4 温度管理与热效应控制太阳能塔系统中会产生较高的温度，因此需要进行温度管理和热效应控制。
采用冷却系统、热隔离材料等措施可以降低温度对定日镜场的影响，提高系统的稳定性和寿命。
三、定日镜场布置与优化实例分析本文以某塔式太阳能电站为例，通过模拟和分析不同定日镜场布置方案的光学效率和热效应，在实际应用中验证了优化策略的有效性。
结果表明，合理的定日镜场布置与优化能够显著提高太阳能的收集效率和系统的运行稳定性。
塔式太阳能热发电定日镜自适应控制研究
塔式太阳能热发电定日镜自适应控制研究随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源备受关注。
塔式太阳能热发电技术是其中一种高效利用太阳能的方法，而定日镜的自适应控制则是该技术中的一个重要研究方向。
塔式太阳能热发电利用大面积的反射镜将太阳光聚焦在一个集热器上，使其温度升高并转化为电能。
然而，由于太阳的位置和光线强度随着时间的变化而变化，定日镜需要不断调整角度和位置，以确保太阳光能够准确地聚焦在集热器上。
因此，定日镜的自适应控制对于提高塔式太阳能热发电系统的效率至关重要。
定日镜的自适应控制主要包括两个方面的内容：太阳位置的跟踪和反射镜的调整。
在太阳位置的跟踪方面，研究人员通过使用太阳传感器和反馈控制算法，能够准确地检测太阳的位置并实时调整定日镜的角度。
在反射镜的调整方面，研究人员通过使用电机和控制系统，能够实现定日镜的精确调整，使其能够根据太阳的位置和光线强度进行自适应地旋转和倾斜。
定日镜的自适应控制不仅需要在硬件上进行研究和改进，还需要在软件算法的设计和优化方面进行探索。
一方面，研究人员需要设计高精度的太阳传感器和反馈控制算法，以确保太阳位置的准确跟踪。
另一方面，研究人员需要设计高效的控制系统和优化算法，以实现定日镜的精确调整，提高塔式太阳能热发电系统的能量转换效率。
目前，塔式太阳能热发电定日镜自适应控制研究已取得了一定的进展。
研究人员们通过不断地实验和仿真，提出了一系列的自适应控制算法和优化方法。
这些方法不仅能够提高太阳位置的准确跟踪能力，还能够实现定日镜的精确调整，进一步提高塔式太阳能热发电系统的效率。
然而，塔式太阳能热发电定日镜自适应控制仍然存在一些挑战和问题。
例如，太阳位置的跟踪精度和反射镜的调整精度仍有待提高。
此外，定日镜的自适应控制系统的稳定性和可靠性也是一个重要的问题。
因此，未来的研究方向应该着重解决这些挑战和问题，进一步完善塔式太阳能热发电定日镜自适应控制技术。
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究
塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究1. 引言塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究，是一个备受关注的领域。
在本文中，我们将从多个角度对这一主题进行全面评估，并探讨其深度和广度。
2. 定日镜场光学仿真在塔式太阳能热电系统中，定日镜场光学仿真起着至关重要的作用。
定日镜是将太阳能聚焦到太阳能接收器上的关键装置，而光学仿真则可以帮助我们更好地理解光线的传播规律，提高镜场的光学效率。
2.1 研究方法在光学仿真中，通常采用的方法包括光线追迹法、有限元法等。
通过建立精确的数学模型，可以模拟出太阳光在定日镜场中的传播轨迹，为系统设计和优化提供有力的依据。
2.2 应用前景定日镜场光学仿真的应用前景非常广阔，不仅可以用于太阳能发电领域，还可以在光伏发电、光热利用等方面有所应用。
3. 塔式太阳能热电系统的研究与应用塔式太阳能热电系统是一种利用太阳能进行发电的技术，它以其高效、环保等特点受到人们的关注。
3.1 工作原理塔式太阳能热电系统主要由太阳能接收器、热储罐、发电机等组成。
通过定日镜将太阳能聚焦到接收器上，产生高温热量，再将热量转化为电能。
3.2 技术挑战尽管塔式太阳能热电系统具有巨大的发展潜力，但在实际应用中仍然面临着诸多技术挑战，如光学损失、高温腐蚀等。
3.3 应用前景随着清洁能源的重要性日益凸显，塔式太阳能热电系统在未来将有着广阔的应用前景。
4. 个人观点与总结通过对塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究的深入了解，我对其前景和挑战有了更清晰的认识。
我相信，随着科技的不断进步，塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真将在未来发挥越来越重要的作用。
在总结的结尾，我们可以明显感受到，通过本篇文章的撰写，我们对塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究这一主题的了解更为全面、深刻和灵活。
希望通过不断的学习和探索，我们能够为推动清洁能源技术的发展做出自己的贡献。
以上就是根据您提供的内容，我撰写的关于塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究的文章。
浅谈太阳能塔式光热发电定日镜(场)
浅谈太阳能塔式光热发电定日镜（场）浅谈太阳能塔式光热发电定日镜(场)1. 定日镜的原理及特点定日镜原理如图1所示～由于太阳在天空中的位臵是不断移动的～阳光的照射角度也时刻都在变化～定日镜则通过反射镜的旋转对太阳进行跟踪～使阳光经过反射后能以一定的方向出射～这样就能实现太阳能的大量聚集～改变太阳辐射能流密度低的缺点。
一般的定日镜是由反射镜、镜架及基座、跟踪传动系统、控制系统等组成。
单台定日镜的反射面一般为球面或抛物面～这就使得定日镜可以在将阳光反射定位的同时进行聚焦。
图1:定日镜聚光示意图2. 定日镜组成定日镜是由反射镜、镜架及基座、跟踪传动系统、控制系统等组成的聚光装臵～用于跟踪接收并聚集反射太阳光线进入位于接收塔顶部的集热器内,是塔式太阳能热发电站的主要装臵之一。
为确保塔式太阳能热发电站的正常、稳定、安全和高效运行, 定日镜的总体性能应达到如下基本要求: 镜面反射率高、平整度误差小; 整体结构机械强度高、能够抵御8级台风袭击; 运行稳定、聚光定位精度高; 操控灵活、紧急情况可快速撤离;可全天候工作;可大批量生产; 易于安装和维护, 工作寿命长等。
反射镜反射镜是定日镜的核心组件。
从镜表面形状上分, 主要有平凹面镜、曲面镜等几种。
在塔式太阳能热发电站中, 由于定日镜距位于接收塔顶部的太阳能接收器较远, 为了使阳光经定日镜反射后不致产生过大的散焦, 把95%以上的反射阳光聚集到集热器内, 目前国内外采用的定日镜大多是镜表面具有微小弧度的平凹面镜。
从镜面材料上分, 主要有张力金属膜反射镜、玻璃反射镜等几种。
张力金属膜反射镜造价相对较低～但是反射率较低、结构复杂。
故目前已建成投产的塔式热电站的定日镜以及待建、拟建的塔式热电项目等均采用玻璃反射镜。
玻璃反射镜结构如图2、3所示～最上层由4，5mm的超白低铁玻璃作为基体,降低铁的含量是为了提高玻璃的透光率,～镀一层银层,银反射率可达97%以上,作为反射层。
最后加一层铜层作为保护层及过渡层～。
塔式太阳能热发电站定日镜场聚焦策略优化方法
塔式太阳能热发电站定日镜场聚焦策略优化
方法
塔式太阳能热发电站的定日镜场聚焦策略优化方法可以从以下几个方面进行考虑和改进：
1.镜子调整角度优化：定日镜场中的镜子角度对太阳光的聚焦效果有很大影响。
通过计算当前太阳高度角和方位角，结合日地运动规律，可以确定最佳的镜子调整角度，使得太阳光能够最大程度地集中在接收器上，提高光热转换效率。
2.镜子形状和面积优化：定日镜场中的镜子形状和面积也会影响聚焦效果。
可以采用数学模型和优化算法，结合接收器的位置和形状、太阳位置、镜子与接收器之间的距离等因素，确定最佳的镜子形状和面积分布，使得太阳光能够更加精确地聚焦在接收器上。
3.镜子跟踪系统优化：定日镜场的镜子跟踪系统可以通过改进控制算法和传感器精度等方面进行优化。
利用先进的自动化控制技术，可以实时跟踪太阳位置的变化，并精确调整镜子的角度和位置，使得太阳光可以始终聚焦在接收器上，提高能量收集效率。
4.镜面清洁和维护优化：镜子的表面会受到污染和老化等因素的影响，需要定期进行清洁和维护。
可以采用自动清洁装置和定期巡检制度，及时清理镜子表面的尘土和污垢，并进行镜面质量检测和修复，保持镜面的反射效果和寿命。
综上所述，通过优化镜子调整角度、形状和面积、跟踪系统以及镜面清洁和维护等方面，可以提高塔式太阳能热发电站定日镜场的聚焦效果，提高光热转换效率，进而提高发电站的整体性能。
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（2 ）
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②采用蒙特卡洛射线追踪法模型可得到设计 点时刻 （春分 12：00）上 、下两个吸热器表面的热流
分布情况。
ΣDNI
i
hi
③ 在给水温度 T0、 汽包压力 Pdrum 和过热蒸汽
温度设计值 T 均确定的情况下 ， 先假设蒸发段吸 热器的热效率为 ηboiler， 而后根据吸热器管内水动 力计算以及管外热损失计算 ， 可得到蒸发段吸热 器热效率的计算值 η′ boiler， 在此基础上 ， 通过 迭 代 计算得到蒸发段吸热器的热效率及其出口处饱和 蒸汽的质量流量 m ， 该质量流量 m 也是过热段吸 热器入口处饱和蒸汽的质量流量 。
·192·
罗
彦 ，等
塔式太阳能电站分离式吸热器热流分布与定日镜场设计研究
大 ， 因此本文利用射线追踪法计算结果精度较高 的特点 ， 对分离式吸热器表面的热流分布情况进 行计算 ， 以此来进一步分析吸热器的管束布置方 式 ， 并对吸热器的热学性能进行计算 。
蒸汽 ，这样就没有工质进入到过热段内 ， 使得过热 段内的热量无法被工质带走 ， 最终导致该过热段 因热量集聚而易产生超温现象 。 若采用分离式吸 热器 ，则可先对蒸发段进行加热 ， 待蒸发段产生饱 和蒸汽后 ， 再同时加热蒸发段和过热段 。 对于大型 塔式太阳能电站而言 ， 由于周向定日镜场的聚光 效率高于北朝向定日镜场 ， 因此本文所提出的太 阳能电站采用了周向定日镜场 。
m。 采用上述分离式吸热器布置方式的两个主要
原因 ：① 由于过热段管内的对流换热系数远小于 蒸发段 ， 为防止过热段温度超过限值 ， 因此 ， 要保 证过热段表面的最大热流值远小于蒸发段 ， 若采 用分离式吸热器 ， 则可分别控制蒸发段和过热段 表面上的最大热流值 ； ② 若采用单吸热器的集热 方式 ，当塔式太阳能电站启动时 ， 蒸发段和过热段 被同时加热 ， 此时蒸发段出口处还没有产生饱和
式中 ：軍 ηi，DNI 为 i 月第 21 天的 DNI 加权镜场聚光效 率 ； DNI i 为 i 月第 21 天 DNI 的平均值 ；hi 为 i 月 的总光照时长 。 通过改变不同区域定日镜的径向间距来布置 定日镜场 ，以寻求定日镜场最优的布置方式 。 对于 不同区域定日镜的径向间距 Δr， 需要确保相邻定 日镜之间不会发生机械碰撞 ， 即 Δr 的约束条件为
Sassi 方法的计算过程 ： 假设所有定日镜镜面
均为平面且相互平行 ， 将可能造成阴影遮挡损失 的邻近定日镜的中心点 A ， 沿被阴影遮挡定日镜
北 面
定日镜场 1 定日镜场 2
中心点 O 处 的 入 射 光 线 方 向 或 反 射 光 线 方 向 投 影至被阴影遮挡定日镜所在的平面上 （B 点 ）， 得 到投影后的邻近定日镜与被阴影遮挡定日镜的重 叠区域 ，且对所有重叠区域取并集 ， 进而可得到定 日镜的阴影遮挡效率 。 本文将与任一定日镜之间 ·193·
DELSOL，HFLCAL ，HFLD
[3]～[5]
。 定日镜场的光学效
率是由余弦效率 、 空气耗散效率 、 阴影遮挡效率 、 吸热器入口溢出效率和镜面反射率所组成 。 利用 锥体光学法和蒙特卡洛射线追踪法对余弦效率 、 空气耗散效率进行计算时 ，计算步骤基本一致
[6]~[8]
。
但是 ， 当利用上述两种算法对阴影遮挡效率 、 吸 热器入口溢出效率和吸热器表面热流分布进行
1.1 定日镜场设计 1.1.1 定日镜效率计算
本文采用锥体光学法对定日镜效率进行计 算 ，定日镜效率 η 的计算公式为
η=ηcosηattηintηs&bηref
（1 ）
式中 ：ηcos，ηatt，ηint，ηs&b，ηref 分别为余弦效率 、 空 气 耗散效率 、 吸热器入口溢出效率 、 阴影遮挡效率 、 镜面反射率 。 利用锥体光学法进行计算时 ，余弦效率 、 空气 耗散效率和吸热器入口溢出效率的计算方法相对 简单且 计 算 过 程 比 较 统 一 ， 文 献 [6]~[9] 给 出 了 上 述参数的计算方法 。 由于阴影遮挡效率存在多种 计算模型， 因此本文采用计算过程耗时较短的
2017 ，35 （2 ）
蒸发段和过热段所对应的定日镜场 ， 对上述过程 进行迭代 ， 最终满足分离式吸热器蒸发段和过热 段所需要的热量 。 具体的计算过程如下 。
1.1.2 定日镜场模型的设计
本文定日镜场的布置方式为径向交错布置 ， 采用 Collado 提出的定日镜场初始化方法以得到 各定日镜的初始位置 ， 定日镜场优化过程的目标 函数为直接辐射强度 （DNI ） 加权镜场年聚光效率
式 、 菲涅尔式及碟式太阳能热发电技术 。 其中 ， 塔 式太阳能热发电技术由于其具有发电成本低 、 发 电效率高的优点 ， 越来越受到世界各国的重视 。
[1]
由于塔式太阳能电站定日镜场的成本占整体投 资的 38%~45% ，因此对定日镜场进行优化显得尤 为重要 。
[2]
定日镜场光学模型的合理建立 ， 主要是指定 日镜场的优化布置 ， 以及以此为基础所得到的吸 热器表面的热流分布 。 目前 ， 为了优化定日镜场 并计算吸热器表面热流分布而使用的模拟软件 均采用单一的锥体光学法或蒙特卡洛射线追踪 法来进行数值计算。 这些模拟软件主要包括：
0
引言 聚焦型太阳能热发电技术主要包括槽式 、 塔
计算时 ，计算方法均不同 。 锥体光学法是通过确定 相邻两个定日镜沿入射方向或反射方向的投影来 获得阴影遮挡效率 ， 并利用反射光的高斯近似分 布模型推导出吸热器入口溢出效率 ， 进而叠加求 得吸热器表面的热流分布 [8]~[10]。蒙特卡洛射线追踪 法是通过追踪入射方向和反射方向上一定样本数 量的光线来计算阴影遮挡效率和吸热器入口溢出 效率 ， 最终由反射光线与吸热器表面的交点以及 反射光线所携带的能量来确定吸热器表面的热流 分布[6]，[7]，[11]。 目前 ， 大多数学者只针对单个吸热器建立定 日镜场光学模型 ， 而本文以上 、 下两个吸热器组成 的分离式吸热器作为研究对象 [12]。 由于对定日镜 场进行优化需要计算较多的工况点 ， 因此本文利 用了锥体光学法计算过程耗时较短的特点 ， 对定 日镜场进行设计 。 为了满足蒸发段吸热器和过热 段吸热器各自所需要的热量 ， 采用分配 、 迭代计算 方法得到分离式吸热器蒸发段和过热段各自对应 的定日镜场 。 与单吸热器相比 ，分离式吸热器与定 日镜场之间的光热耦合方式更加复杂 ， 蒸发段吸 热器和过热段吸热器所允许的最大热流值相差较
收稿日期 ： 2016-10-06 。 基金项目 ： 国家自然科学基金项目 （51676069）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 （2016XS30 ）。 通讯作者 ： 杜小泽 （1970- ）， 男 ， 河北安国人 ， 博士 ， 教授 ， 博士生导师 ， 主要从事太阳能热发电技术研究工作 。 E-mail ：duxz@
第 35 卷 第 2 期 2017 年 2 月
可再生能源
Renewable Energy Resources
Vol.35 No.2 Feb. 2017
塔式太阳能电站分离式吸热器热流分布与 定日镜场设计研究
罗 彦 ， 杜小泽 ， 杨立军 ， 杨勇平
102206 ）
（ 华北电力大学 能源动力与机械工程学院 ， 北京 摘
图1
分离式吸热器及相应的定日镜场的布置方式
Fig.1 Schematic diagram of the dual-receiver and the corresponding heliostat field layout
可再生能源
的方位角小于 30 ° ， 且径向间距小于 60 m 的定日 镜视为可能造成阴影遮挡损失的邻近定日镜 。
④对于过热段吸热器 ， 采用类似蒸发段吸热
器的迭代方法进行计算 ， 最终得到过热段吸热器 的热效率及其出口处过热蒸汽的温度 T′ 。
Δr≥cos30 °d=0.866d
镜的径向最小安全间距 。
（3 ）
式中 ：d 为定日镜的对角线长度 ，0.866d 即为定日 当不同区域定日镜的径向间距增大时 ， 定日 镜场的余弦效率 、空气耗散效率 、 吸热器入口溢出 效率会随之降低 ，但阴影遮挡效率却会随之升高 。 因此 ， 当不同区域定日镜的径向间距逐渐增大时 ，
①在视角为 90 ° 且东西方向对称的定日镜场
区域内 ，沿径向由近及远选取 n 个定日镜 ， 并使这 些定日镜指向过热段吸热器 ， 其余定日镜则指向 蒸发段吸热器 。 采用这一初始分配方式的原因在 于该分配方式较为简单 ， 且不同的初始分配方式 对最终得到的定日镜场的聚光效率影响较小 。
ηyear，DNI[9]，[14]。 在对年聚光效率进行计算时 ， 本文将 每月第 21 天的聚光效率视为该月的月聚光效率 。
⑤ 若 （T′-T）>1， 则过热段吸热器所接收到的 热量过多 ， 此时取 n=n-1， 计算过程返回到步骤 ① 进行重新迭代 ； 若 （T′-T ） <-1 ， 则过热段吸热器所
要 ： 优化定日镜场 ， 提高其年聚光效率是降低塔式太阳能电站投资成本的主要途径 。 以直接蒸汽 （DSG ） 塔
式太阳能电站的分离式吸热器为研究对象 ， 为解决现有定日镜场设计过程复杂 、 耗时较长的不足 ， 利用锥体光 学法和径向间距优化法来设计定日镜场 。 为满足分离式吸热器蒸发段和过热段所需要的热量 ， 采用分配 、 迭代 计算方法得到了分离式吸热器蒸发段和过热段所对应的定日镜场 。 由于分离式吸热器与定日镜场之间的光热 耦合方式比较复杂 ， 因此采用计算精度较高的射线追踪法对分离式吸热器表面的热流分布进行模拟 。 研究结 果表明 ：通过模拟得到的分离式吸热器所对应定日镜场的布置形式 ，可使该定日镜场的年聚光效率达到 0.652 2， 其中分离式吸热器的蒸发段和过热段分别对应了 442 个和 182 个定日镜 ； 设计点时刻 （ 春分 12 ：00 ）， 分离式吸 热器蒸发段和过热段接收的热量分别为 35.48 MW 和 14.19 MW ， 所获得的热流分布结果可为分离式吸热器的 管束布置方式和热学性能计算奠定基础 。 关键词 ： DSG 塔式电站 ； 分离式吸热器 ； 定日镜场 ； 锥体光学法 ； 射线追踪 ； 热流分布 中图分类号 ： TK513.3 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1671-5292 （2017 ）02-0192-09 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2017.02.006