專利名稱：一種定日鏡鏡場能量分布均衡的方法
技術領域：
本發明涉及塔式太陽能熱發電領域，尤其涉及一種定日鏡鏡場能量分布均衡的方法。
背景技術：
在塔式太陽能熱發電領域中，采用大 量的定日鏡將太陽光聚集到吸熱塔的吸熱器上，加熱工質，產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。其中大量定日鏡組成的定日鏡場，是塔式太陽能熱發電系統的重要組成部分，用于將分散的太陽輻射收集并投射到吸熱器上，從而實現塔式太陽能電站的光熱轉換。目前，國際上已經建成的示范和商業的塔式電站都具有大型的定日鏡場，如PS20有624面121m2的定日鏡，鏡場總反射面積75000m2 ；SEDC有1640面7. 3m2的定日鏡，鏡場總反射面積12000m2 ；ESolar有12180面I. 14m2的定日鏡，鏡場總反射面積13836m2 ；GemaSolar有2650面120m2的定日鏡，鏡場總反射面積318000m2。上述大型的定日鏡場，若定日鏡場中所有的定日鏡都對準吸熱器的中心點，將有可能造成吸熱器局部過熱，能流密度分布嚴重不均勻等問題，將不利于吸熱器的正常、穩定的工作，嚴重時可能導致吸熱器損毀，影響整個塔式熱發電系統的聚光集熱。針對上述問題，有多種實現定日鏡場能量分布均衡化的方法，如美國專利US20110036343 公開的 DEVICES，METHODS，AND SYSTEMS FOR CONTROL OF HELI0STATS 介紹了一種鏡場能量分布均衡策略，其方法包括首先生成一組目標點，該組目標點是以單個定日鏡或者一組定日鏡為基礎隨機生成的，同一組定日鏡的目標點是相同的、共用的，不同組定日鏡間的目標點是相互影響的。然后根據吸熱器表面光斑形狀對該組目標點進行優化調整，最終使得吸熱器表面能流分布均勻。另一種Solar Two鏡場能量分布均衡策略是將定日鏡形成的光斑劃分成不同的類型，按照大的光斑目標點在吸熱器的中心，小的光斑的目標點在吸熱器的外圍的原則，生成不同的目標點，使得吸熱器上的能流密度分布均勻。但是，上述定日鏡場的鏡場能量分布均衡方法，均采取理想狀態，而在實際的過程中，定日鏡跟蹤誤差是普遍存在的，因此這些方法均有不能適應定日鏡跟蹤誤差的缺陷。
發明內容
本發明目的在于提供一種可適應一定范圍內不同誤差分布的定日鏡鏡場能量分布均衡方法，以克服現有定日鏡鏡場能量分布均衡方法不能適應定日鏡跟蹤誤差的缺陷。本發明公開了一種定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，該方法包括如下步驟(I)根據定日鏡跟蹤誤差分布規律，建立定日鏡跟蹤誤差概率數學模型；(2)劃分整個鏡場區域，并推導出單個目標點的密度概率分布函數；(3)建立優化算法模型；(4)根據步驟(3)中建立的優化算法模型，按照每個定日鏡形成的光斑在吸熱器任何一點上出現的概率相等的原則，使用優化算法進行迭代，確定目標點的位置；(5)確定各目標點對應的定日鏡位置。所述步驟(I)中，建立定日鏡跟蹤誤差概率數學模型，在吸熱器接收面建立坐標系，以吸熱器接收面中心點為坐標原點，X軸為水平方向，y軸為豎直方向，則定日鏡跟蹤誤差概率數學模型如下
權利要求
1.一種定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)根據定日鏡跟蹤誤差分布規律，建立定日鏡跟蹤誤差概率數學模型； (2)劃分整個鏡場區域，并推導出單個目標點的密度概率分布函數； (3)建立優化算法模型； (4)根據步驟(3)中建立的優化算法模型，按照每個定日鏡形成的光斑在吸熱器任何一點上出現的概率相等的原則，使用優化算法進行迭代，確定目標點的位置； (5)確定各目標點對應的定日鏡位置。
2.根據權利要求I所述的定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，其特征在于，所述的步驟(1)為 建立定日鏡跟蹤誤差概率數學模型，在吸熱器接收面建立坐標系，以吸熱器接收面中心點為坐標原點，X軸為水平方向，y軸為豎直方向，則所述定日鏡跟蹤誤差概率數學模型如下 I^ 式中目標點為(Xl，.yi)，由于定日鏡跟蹤誤差角Θ的存在，使得實際目標點為(x，y)，假設定日鏡跟蹤誤差的分布規律為正態分布，記為Θ Ν(μ，δ2)，μ、δ :分別為均值和標準差，Ν(μ, δ2)轉化為實際目標點(x,y)到目標點(Xpy1)的距離，記作Ν( μ δ J),U、δ均用弧度表示，ΛΧ、Ay為吸熱器劃分的網格步長，m為吸熱器劃分的網格數，f(Xi，Yi)為吸熱器上某一網格點上對應的函數值。
3.根據權利要求2所述的定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，其特征在于，所述的步驟(2)為 根據定日鏡與吸熱器的距離，劃分整個鏡場區域，并推導出單個目標點的密度概率分布函數，ΓM1 W7=^ J M’ ((x~xam%； f-iy-yaltn f ~MreI c24,/ /\ Sre 4 π P{^ 少，，Mrei，^rei )= ---^jAxAyfixn yt) / = 12 ...m，j = \2 ..n,k-1,2......p 式中m為吸熱器劃分的網格數，n為整個鏡場劃分的區域數，p為吸熱器上目標點的個數，M為鏡場定日鏡的總數量，Mj為每個區域的定日鏡數量，Wi為每個區域定日鏡數量占全鏡場數量的比例。
4.根據權利要求3所述的定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，優化算法模型為遺傳算法模型，建立如下遺傳算法模型式中=Wj為第j個區域的定日鏡數量占全鏡場數量的比例；SgHd為吸熱器上劃分網格的面積；(X^yi)為吸熱器上某個網格點中心點坐標；P(Xi，yi)為(Xi，yi)處獲得的總概率；Fitness為遺傳算法的適應度函數。
5.根據權利要求I所述的定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，其特征在于，所述定日鏡跟蹤誤差分布規律為以下任一種正態分布、均勻分布、泊松分布或指數分布。
6.根據權利要求I所述的定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，其特征在于，所述優化算法為以下任一種遺傳算法、改進的遺傳算法、粒子優化算法或模擬退火算法。
全文摘要
本發明公開了一種定日鏡鏡場能量分布均衡的方法，該方法根據定日鏡跟蹤誤差分布規律，建立定日鏡跟蹤誤差概率數學模型，推導出單個目標點的概率密度分布函數，建立優化算法模型，按照每個定日鏡形成的光斑在吸熱器任何一點上出現的概率相等的原則，使用優化算法進行迭代尋優，確定目標點的位置，進而確定各目標點對應的定日鏡。該方法可提供一種適應一定范圍內不同誤差的鏡場能量分布均衡方法，進而對目標點進行優化調整，保證較高鏡場能量利用率的同時，使吸熱器上能流密度分布均衡。
文檔編號G06F19/00GK102880787SQ20121028746
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者李曉波, 黃文君, 付杰, 徐能, 項翀 申請人:浙江中控太陽能技術有限公司