一种太阳能热发电定日镜场模拟方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103226654A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103226654103226654A(43)申请公布日2013.07.31(21)申请号201310109384.6(22)申请日2013.03.29(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人冯结青鲍鹏(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人胡红娟(51)Int.Cl.G06F19/00(2011.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称一种太阳能热发电定日镜场模拟方法(57)摘要本发明公开了一种太阳能热发电定日镜场模拟方法，包括以下实施步骤：1）根据时间和地理信息计算当前地点的太阳光入射方向；2）在日轮上产生随机点，根据所述太阳光入射方向计算该随机点处的实际入射方向；3）根据所述实际入射方向，利用太阳形状模型对每个随机点计算出射辐射能量；4）根据气象学辐射模型计算所述出射辐射能量经过大气进入地面后的实际辐射能量；5）使用蒙特卡洛方法采样定日镜各条反射光线的方向；6）根据所述实际辐射能量、反射光线的方向，利用微平面反射模型计算每条反射光线的光线能量；7）根据每条反射光线的光线能量，根据定日镜至接收器之间的路径长度计算能量衰减，得到最终能量。CN103226654ACN1032654ACN103226654A权利要求书1/1页1.一种太阳能热发电定日镜场模拟方法，其特征在于，包括以下实施步骤：1）根据时间和地理信息计算当前地点的太阳光入射方向；2）在日轮上产生随机点，根据所述太阳光入射方向计算该随机点处的实际入射方向；3）根据所述实际入射方向，利用太阳形状模型对每个随机点计算出射辐射能量；4）根据气象学辐射模型计算所述出射辐射能量经过大气进入地面后的实际辐射能量；5）使用蒙特卡洛方法采样定日镜各条反射光线的方向；6）根据所述实际辐射能量、反射光线的方向，利用微平面反射模型计算每条反射光线的光线能量；7）根据每条反射光线的光线能量，根据定日镜至接收器之间的路径长度计算能量衰减，得到最终能量。2.如权利要求1所述的太阳能热发电定日镜场模拟方法，其特征在于，在所述步骤2）中，在日轮上使用蒙特卡洛方法产生所述的随机点。3.如权利要求2所述的太阳能热发电定日镜场模拟方法，其特征在于，在步骤7）之前，进行判断，若满足以下任意条件，则放弃当前反射光线的计算：a）当前反射光线与接收器没有交点；b）当前反射光线受阻；c）与当前反射光线相对应的入射光线受阻。4.如权利要求3所述的太阳能热发电定日镜场模拟方法，其特征在于，所述太阳形状模型的函数表达式为：其中：γ＝2.2ln(0.52x)x0.43-0.1k＝0.9ln(13.5x)x-0.3式中，φ(θ)表示辐射能量比值，x表示环日区域比值，θ表示实际入射方向与太阳光入射方向的夹角。5.如权利要求1所述的太阳能热发电定日镜场模拟方法，其特征在于，所述步骤6）中的微平面反射模型，其镜面反射率为：其中，其中N为表面平均单位法向量，V为单位视线向量，L为入射光线单位向量，F为菲涅尔项，D为微平面在表面上的分布函数，G是由于一微平面对另一微平面的遮挡而形成的衰减因子。6.如权利要求5所述的太阳能热发电定日镜场模拟方法，其特征在于，所述步骤5）中使用蒙特卡洛方法采样时，根据太阳光入射光线方向，使用蒙特卡洛方法发射多条反射光线，其方向分布根据微平面反射模型决定。2CN103226654A说明书1/5页一种太阳能热发电定日镜场模拟方法技术领域[0001]本发明涉及计算机图形学绘制、气象学和几何光学领域，尤其涉及一种太阳能热发电定日镜场模拟方法。背景技术[0002]能源与环境问题是制约世界经济与社会可持续发展的两个突出问题。在中国，己开采的能源例如石油、天然气、煤等的存量都十分有限，人均能源开采量远低于世界平均水平，能源枯竭和环境日益恶化已成为我们必须面对的现实。太阳能具有储量无限、存在普遍、利用清洁、开发经济的优势，有效利用太阳能，不仅能够缓解我国的能源问题、减少的二氧化碳等有害气体的排放量，而且对于保护生态环境、确保经济发展过程中的能源持续稳定供应等都将具有重大而深远的意义。[0003]中国在太阳能热发电技术等方面也开始了探索性研究，在南京江宁经济开发区建成国内首座塔式太阳能热发电示范工程，并于2005年10月成功并网发电。国家科技部与中国科学院和北京市科委已共同支持研究大规模太阳能热发电技术的研究。“十一五”期间将在北京建立1MW太阳能塔式热发电示范电站，并以此建立我国太阳能热发电实验基地，目前中国科学院电工研究所已完成总体布局设计，示范电站已开始在北京延庆开工建造，已于2