[發明專利]塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法

有效

• 申請號: 202010449600.1
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111625955B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 馮結青;袁雪姣;趙豫紅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 顏果

1.一種塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將塔式太陽能鏡場中所有定日鏡的頂點沿垂直于地面的方向進行投影，生成頂點的二維投影坐標；

2)根據步驟1)生成的二維投影坐標，使用軸向平行的矩形將投影定日鏡的頂點坐標包圍；

3)按照一定間隔將矩形劃分成均勻網格，建立二維投影坐標與網格之間的對應關系；

4)以投影定日鏡對角線長度為直徑建立每個投影定日鏡的包圍圓；

5)對每個定日鏡沿入射光線及反射光線方向發射兩條探測光線；

6)確定探測光線穿過的網格，獲得可能對當前定日鏡產生陰影或遮擋的相關定日鏡；

7)采用包圍盒投影剔除法篩選相關定日鏡，并使用多邊形裁剪算法確定陰影與遮擋效率。

2.根據權利要求1所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，步驟1)中，假設塔式太陽能鏡場所在世界坐標系為O-XYZ，定日鏡頂點沿Y軸方向垂直投影至XOZ平面，則定日鏡頂點的二維投影坐標表示為h(x′,y′)＝(H_x,H_z)。

3.根據權利要求2所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，步驟2)中，所述矩形的長寬邊分別平行于X軸和Z軸，矩形的長L和寬W分別由下式確定：

L＝max(h_i，x′)-min(h_i，x′)+2DM

W＝max(h_i，y′)-min(h_i，y′)+2DM

其中，h_i，x′，h_i，y′分別表示定日鏡在X軸和Y軸上的坐標，表示投影至XOZ平面的投影定日鏡對角線半徑，l與w分別表示投影定日鏡的長和寬，i表示定日鏡序號，i＝1，2，...，N。

4.根據權利要求3所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，步驟3)中，以間隔G劃分矩形，則定日鏡頂點的二維投影坐標對應的網格序號(m，n)由如下公式得到：

其中，h_x′，h_y′分別表示所有投影定日鏡在X軸和Y軸上的最大值。

5.根據權利要求4所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，劃分間隔G＝2DM。

6.根據權利要求1所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，步驟4)中，以投影定日鏡中心投影坐標為圓心，以投影定日鏡對角線長度2DM為直徑做包圍圓表示每個投影定日鏡。

7.根據權利要求1所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，步驟5)中，對于入射光線和反射光線，分別確定對應方向下包圍圓上的兩個切點，由切點沿對應光線方向發射探測光線，這兩條探測光線表示定日鏡中所有光線組成的光柱。

8.根據權利要求1所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，步驟6)中，二維光線方向表示為光線經過的坐標表示為沿給定方向確定探測光線是否與網格相交，直到探測光線因不滿足下列約束條件離開包圍矩形為止：

光線經過的網格中所包含的定日鏡，均為可能對當前定日鏡產生陰影或遮擋的相關定日鏡。

9.根據權利要求1所述的塔式太陽能鏡場陰影與遮擋效率的計算方法，其特征在于，步驟7)包括：

將步驟6)中得到的相關定日鏡的中心及頂點沿對應光線方向的反方向投影至當前定日鏡所在平面，并以半徑DM做包圍圓，若包圍圓不重疊，則不可能產生陰影遮擋，此定日鏡為無效定日鏡；

使用多邊形裁剪方法計算剩余相關定日鏡與當前定日鏡平面之間不重疊的有效反射區域。