【摘要】：隨著國際油價不斷攀升和全球氣候不斷惡化,太陽能的開發(fā)和利用受到越來越多的關(guān)注和重視,太陽能熱發(fā)電是大規(guī)模開發(fā)利用太陽能的一個重要途徑。在大規(guī)模太陽能熱發(fā)電站中,塔式聚光發(fā)電有其它聚光發(fā)電不可比擬的優(yōu)點(diǎn),因此塔式太陽能熱發(fā)電形式是利用太陽能實(shí)現(xiàn)大容量并網(wǎng)發(fā)電的首選。而我國在這方面起步比較晚,尚處于研發(fā)和示范階段,成本太高始終是制約中國塔式太陽能發(fā)展的首要問題。本文從聚光鏡場布置、聚光鏡場光能量調(diào)度、土地利用率三個方面,對塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)聚光鏡場進(jìn)行了研究、分析和探索,具體工作如下： (1)太陽運(yùn)動規(guī)律的研究 根據(jù)太陽運(yùn)動的特點(diǎn),分別建立了地平坐標(biāo)系和矢量坐標(biāo)系下太陽的運(yùn)動模型,仿真計算了太陽軌跡在一天內(nèi)的變化情況,并總結(jié)太陽高度角和方位角在一天內(nèi)的變化規(guī)律。 (2)聚光鏡場的設(shè)計與余弦效率分布的理論分析 基于放射狀柵格法,設(shè)計了放射狀交錯排列的圓形聚光鏡場。通過建立余弦效率計算模型,分別對太陽入射角和余弦效率進(jìn)行了仿真計算,總結(jié)太陽入射角在一天內(nèi)的變化趨勢,得到最佳和最低余弦效率分布區(qū)域。進(jìn)一步研究了接收塔的高度對平均余弦效率的影響。 (3)聚光鏡場的調(diào)度優(yōu)化研究 結(jié)合定日鏡的反射率、余弦效率和大氣透射率等因素,建立聚光鏡場調(diào)度的數(shù)學(xué)模型,并將該調(diào)度模型轉(zhuǎn)換為0-1背包問題進(jìn)行描述。針對該問題,采用貪婪算法、以及將此算法分別與微粒群算法和遺傳算法相結(jié)合進(jìn)行求解,得到各時刻系統(tǒng)最佳時,需投入運(yùn)行的定日鏡數(shù)量和分布,并提出了分時段調(diào)度策略。 (4)新型定日鏡的最大土地利用率研究 通過考慮相鄰定日鏡之間的機(jī)械碰撞以及聚光鏡場中的遮擋損失,建立了不同形狀定日鏡的土地利用率模型,并從計算結(jié)果中得出不同形狀定日鏡分別在不考慮與考慮遮擋損失兩種情況下所獲得的最大土地利用率,以及滿足最大土地利用率的定日鏡尺寸。 本文提出了優(yōu)化塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中聚光鏡場的方法,為降低系統(tǒng)發(fā)電成本,提高系統(tǒng)聚光效率,實(shí)現(xiàn)塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615;TK513.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2789346