[發明專利]塔式太陽能熱電系統鏡場光學效率的計算方法

有效

• 申請號: 201210430908.7
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102930160A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 趙豫紅;周藝藝;謝飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種塔式太陽能熱電系統鏡場光學效率的計算方法，其特征在于實施步驟如下：?

1)生成鏡場，確定入射光線；?

2)根據所述鏡場、入射光線以及定日鏡的坐標確定投撒范圍；?

3)在所述投撒范圍的定日鏡場內隨機投撒光點；?

4)利用CUDA計算平臺采用多線程的形式針對每一根光線進行光線追跡，由隨機投撒在地面上的光點和定日鏡的四個頂點沿著入射光線在地面上的投影坐標依次確定入射光線與每一面定日鏡的相交情況，若光點投影不在任何一面定日鏡內該光點所對應的光線為無效入射光線，然后考慮下一個光點；否則判定該入射光線不被陰影并最終照射到的定日鏡，并求取與該定日鏡的交點；接著進入遮擋判定階段；先計算該根入射光線所對應的反射光線，判斷反射光線是否被其它鏡子所遮擋，若不被遮擋則求取反射光線最終與吸收器的交點，判斷該交點是否在吸收器內，如果交點不在吸收器內則判定光線溢出；最終根據所有入射光線中被陰影和被遮擋的入射光線數量計算鏡場的陰影遮擋效率，所有入射光線中光線溢出的入射光線數量計算鏡場的溢出效率；?

5)計算余弦效率；?

6)將所述陰影遮擋效率、溢出效率、余弦效率三者進行乘法運算，得到最終的鏡場光學效率并輸出。?

2.根據權利要求1所述的塔式太陽能熱電系統鏡場光學效率的計算方法，其特征在于：所述步驟1)中生成鏡場的詳細步驟如下：確定鏡場參數，吸熱器尺寸、太陽高度角和太陽方位角，所述鏡場參數包括定日鏡數量和尺寸、鏡場排布類型；計算鏡場中定日鏡的中心坐標O(x，y，z)生成鏡場。?

3.根據權利要求2所述的塔式太陽能熱電系統鏡場光學效率的計算方法，其特征在于：所述步驟1)中確定入射光線的詳細步驟如下：?

假定入射光線為平行光，方向由太陽指向鏡面，且入射光線在X軸、Y軸、Z軸的投影分量分別如式(1)所示：?

a＝-cos(h_s)*sin(p_s)?

b＝cos(h_s)*cos(p_s)???????????????????????????????????????(1)?

c＝-sin(h_s)?

式(1)中，a為入射光線在X軸的投影分量，b為入射光線在Y軸的投影分量，c為入射光線在Z軸的投影分量，h_s為太陽高度角，p_s為太陽方位角。?

4.根據權利要求3所述的塔式太陽能熱電系統鏡場光學效率的計算方法，其特征在于：?

所述步驟2)中計算定日鏡的坐標的詳細步驟如下：?

2.1)計算定日鏡的反射向量與平面法向量；?

2.2)計算定日鏡的頂點坐標；?

2.3)計算定日鏡中心和頂點沿著入射光線在地面上的投影坐標；?

2.4)動態跟蹤定日鏡頂點和中心坐標沿著入射光在地面上的投影區域，確定投撒范圍。?

5.根據權利要求4所述的塔式太陽能熱電系統鏡場光學效率的計算方法，其特征在于：?

所述步驟2.1)具體是指通過式(2)～(3)計算定日鏡的反射向量與平面法向量；?

任意一面定日鏡的反射向量(rox，roy，roz)如式(2)所示：?

式(2)中，R是定日鏡中心到吸熱器中心向量的模；H為吸熱器的中心高度，即(0，0，H)為吸熱器的中心坐標；(x，y，z)為定日鏡的中心坐標；?

任意一面定日鏡的法向量(nx，ny，nz)如式(3)所示：?

式(3)中，a為入射光線在X軸的投影分量，b為入射光線在Y軸的投影分量，c為入射光線在Z軸的投影分量；NR為鏡面法向量的模；H為吸熱器的中心高度，即(0，0，H)為吸熱器的中心坐標；(rox，roy，roz)為反射向量。?