碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)碟面陣列的最優(yōu)布局方法.pdf

1、隨著經濟的高速發(fā)展，能源和生態(tài)問題日益突顯，開發(fā)對環(huán)境友好的新能源迫在眉睫。以太陽能發(fā)電為主要形式的太陽能技術是各國新能源開發(fā)戰(zhàn)略的焦點之一。太陽能發(fā)電主要分為太陽光伏發(fā)電和聚光熱發(fā)電。其中，碟式聚光熱發(fā)電技術因為發(fā)電效率高、對環(huán)境污染小等優(yōu)點受到社會的廣泛關注。但由于技術不成熟、建設成本較高、經濟效益相對較低等原因，碟式斯特林太陽能熱發(fā)電技術仍未被廣泛使用。
　　本文以美國SES公司25kW碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)為對象，研究

2、光熱電站建設中各聚光（碟面）單元位置分布與由于碟面相互遮擋而引起的聚光效率損失之間的關系，提出在給定土地使用率條件下獲得最佳聚光效率的碟面布局方法，從而提高電站運行效率。主要工作和成果如下:
　　1.建立數學模型，提出快速計算碟面陰影遮擋率的計算機求解方法。根據拋物面型碟面聚光器的原理（主軸指向太陽），建立以碟面為原點、指向太陽方向為z'軸的本地坐標系，將鄰居碟面轉化到本地坐標系，獲得不依賴太陽位置的陰影形狀描述，即聚光鏡面沿其主

3、軸的投影形狀;根據陰影遮擋的原理:靠近太陽方向上的碟面才能產生遮擋，選擇可能產生陰影的鄰居碟面，從而減小計算量;結合斯特林發(fā)動機的太陽輻射響應特性，提出碟面年度有效陰影遮擋百分比，建立起描述由于相互遮擋造成聚光效率損失的參數表示。
　　2.建立不同碟面分布方法的參數表示，提出求解全局最優(yōu)化碟面分布的方法。以矩形碟面布局為基礎，本文引入碟面縱向相對偏移、逆時針旋轉和縮放比例三個參數。在土地使用率不變的情況下，本文令矩形最優(yōu)化碟面分布

4、在參數空間（碟面列間距，偏移，旋轉）進行變換得到不同的碟面陣列并計算陣列的年度有效陰影遮擋百分比，值最小的陣列為最優(yōu)化碟面布局;同時對矩形非最優(yōu)碟面陣列進行變換，得到各陣列優(yōu)化后的碟面布局，并與上述的最優(yōu)化碟面布局進行對比，得到全局最優(yōu)化分布。同時，對碟面單元（相鄰的四個碟面）進行分析，得到結論:年度有效陰影遮擋百分比與碟面東西方向的有效列間距呈負相關的線性關系。
　　3.結合不同地區(qū)的經緯度和光照資源情況，分析最優(yōu)化碟面布局的特

5、性，提出影響光熱電站選址的參考因素。結合不同地區(qū)的氣象數據，本文利用數學模型計算出不同城市最優(yōu)化碟面布局的年度有效陰影遮擋百分比，并得到年度有效陰影遮擋百分比隨碟面東西方向有效列間距的變化率。在此基礎上，本文分析碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)所安裝地點的經緯度和光照資源對最優(yōu)碟面布局的變化率的影響，得到結論:在光照資源更豐富的地區(qū)安裝碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)會獲得額外的效益，而系統(tǒng)安裝地點的經緯度不影響系統(tǒng)的效益。
　　最后，對全文進行總