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塔式太阳能热电系统定日镜场光学仿真与应用研究
摘要
随着能源的快速消耗和环境污染问题的日益加重，太阳能热电系统作为一种可再生、清洁的能源利用方式得到越来越多的关注。其中，塔式太阳能热电系统是目前比较成熟的技术之一。在塔式太阳能热电系统中，定日镜是关键部件之一，其作用是将太阳能聚焦到热媒体上，以产生能源。因此，本文重点研究了定日镜场光学仿真与应用，包括定日镜场光学仿真的基本原理、仿真方法和结果分析，以及在实际应用中的光学优化与改进。通过实验与分析，本文得出定日镜场光学仿真所得的结果与实际测量数据基本一致，证明了定日镜场光学仿真在优化塔式太阳能热电系统中的重要性。
关键词：塔式太阳能热电系统、定日镜、光学仿真、优化、改进
Abstract
Withtherapidconsumptionofenergyandtheincreasinglyseriousenvironmentalpollution,solarthermalpowergenerationhasattractedmoreandmoreattentionasarenewableandcleanenergyusemode.Amongthem,tower-typesolarthermalpowergenerationsystemisoneofthematuretechnologiesatpresent.Intower-typesolarthermalpowergenerationsystem,sunlighttrackerisoneofthekeycomponents,whichfocusessolarenergyontheheatmediumtoproduceenergy.Therefore,thispaperfocusesontheopticalsimulationandappliedresearchofsolartrackerfield,includingthebasicprinciples,simulationmethodsandresultanalysisofsolartrackerfieldopticalsimulation,andtheopticaloptimizationandimprovementinpracticalapplications.Throughexperimentsandanalysis,thispaperprovesthattheresultsofsolartrackerfieldopticalsimulationarebasicallyconsistentwiththeactualmeasurementdata,whichdemonstratestheimportanceofsolartrackerfieldopticalsimulationinoptimizingtower-typesolarthermalpowergenerationsystem.
Keywords:Tower-typesolarthermalpowergenerationsystem,solartracker,opticalsimulation,optimization,improvement
一、引言
能源问题是人类面临的重要问题之一，传统燃化化石能源不仅资源有限，而且污染问题严重，因此，可再生、清洁、环保的新能源成为当今社会关注的热点。近年来，太阳能热电系统以其可再生、清洁、稳定的特点得到越来越多的研究。其工作原理是将太阳能转化为热能，经热媒将其传导至发电机组转化为电能。太阳能热电系统按照集热方式可分为平板太阳能热电系统、抛物面太阳能热电系统和塔式太阳能热电系统，而塔式太阳能热电系统以其集热效率高、适用范围广等优点而成为目前比较成熟的技术之一。
在塔式太阳能热电系统中，太阳能照射到大面积聚光镜上，经过多次反射成为聚光线，再通过密封在聚光镜顶部的光学跟踪器，准确地将聚光线反射到点状吸收器，将流经吸收器的液体加热，再通过蒸汽涡轮发电机，轮流驱动发电。其中，光学跟踪器是定日镜，是塔式太阳能热电系统中最重要的部件之一。定日镜的设计和制造成本很高，如何实现定日镜的精准跟踪，使得吸收器受到的热量尽量大，是目前塔式太阳能热电系统需解决的问题之一。
本文研究了定日镜场光学仿真与应用问题，重点分析了定日镜场光学仿真的原理、仿真方法和结果分析，以及在实际应用中的光学优化与改进。通过对定日镜场光学仿真结果的分析，本文提出了优化定日镜舞台结构和塔座设计的思路和方法，以提高定日镜的集光效率和光学跟踪精度，并根据实验结果对定日镜场光学仿真的可靠性进行了验证，为塔式太阳能热电系统的优化设计提供了一定的理论和实验依据。
二、定日镜场光学仿真原理
1.定日法
定日法是太阳能利用中一种非常实用的方法。