【摘 要】
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定日镜场是塔式光热电站的重要子系统,定日镜场的优化布置问题是塔式光热电站建设前期需要解决的关键问题之一。定日镜场作为整个系统的能量输入单元,其综合效率直接决定了发电系统的最高性能。整个镜场的建设成本占据电站总投资的40%～50%,而大约有30%～40%的能量损失发生在定日镜场,因此定日镜场就成了塔式光热电站进行“降本增效”的主要目标。本文以塔式光热电站的定日镜场为研究对象,分析了定日镜场的光学效率
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定日镜场是塔式光热电站的重要子系统,定日镜场的优化布置问题是塔式光热电站建设前期需要解决的关键问题之一。定日镜场作为整个系统的能量输入单元,其综合效率直接决定了发电系统的最高性能。整个镜场的建设成本占据电站总投资的40%～50%,而大约有30%～40%的能量损失发生在定日镜场,因此定日镜场就成了塔式光热电站进行“降本增效”的主要目标。本文以塔式光热电站的定日镜场为研究对象,分析了定日镜场的光学效率组成、光学效率分布和相关的镜场布置方法后,以镜场年均光学效率最高为目标,开展了定日镜场优化布置方面的研究。本文的主要研究内容和研究成果如下:（1）在国内外学者的研究基础上选择了精度较高的太阳位置算法,在MATLAB中建立了太阳视运动轨迹的数值模型。对镜场的各部分光学效率进行分析,研究了影响镜场光学效率的因素,给出了相应的解决方案,最后建立了定日镜场光学效率的数学模型。（2）以中国太阳能资源较为丰富的拉萨地区为仿真地点,选择2016年的四个典型日为仿真时间并在各个典型日内选择了五个关键的时间节点。以放射状栅格方法建立了一个具备2640面定日镜的密集型仿真镜场,选择合适镜场参数后对余弦效率、阴影遮挡效率、大气衰减效率以及综合效率在镜场中的不同时间点的分布规律进行仿真计算后,得出了位于北半球定日镜场中效率分布规律的相关结论。（3）通过分析引力搜索算法的迭代寻优过程,发现了限制算法搜索能力的关键问题,提出了对经典引力搜索算法中的引力常量G（t）进行自适应改进的方法。以种群离散度为评价标准,为衰减因子α和引力常量初值G0设置相应的自适应策略,使算法可以在寻优过程中自动选择不同的搜索策略,提升了算法的求解能力。最后通过六个高维测试函数与遗传算法、粒子群算法进行对比,证明了自适应引力搜索算法的可行性和优越性。（4）以Campo布局方式为基础,结合自适应引力搜索算法提出了一种新的定日镜场布置方法。其布置过程从大于目标镜场1.5倍的密集型镜场开始,将定日镜所在环的半径作为输入变量并以年均综合效率为镜场优化布置的评价标准。设置相应的限制条件后,利用自适应引力搜索算法寻找最佳行间距组合,直至镜场的年均综合效率达到最大。然后根据设计要求剔除效率低下的定日镜后得到最终的镜场布置方案。最后以塞维利亚的Gemasolar塔式光热发电站的定日镜场为例对该方法进行验证,证明了该方法的可行性。
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