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塔式太阳能热发电技术具有规模容量大、成本低、可大规模蓄热储能等优点,是实现太阳能热发电规模化并网的一种重要形式。本文建立了太阳高度角和方位角计算模型,研究聚光镜场坐标系下定日镜方位角-俯仰角太阳位置追踪方法,分析影响聚光效率的因素。研究发现,北半球夏天相比冬天而言,太阳高度角大,接收到辐照能量强,聚光效率高。在影响聚光效率因素中,余弦效率约为0.7~0.8,占比最大,且受季节和塔高影响。夏天太阳高度角大,余弦效率高。一定范围内,塔高从50m增加到150m,余弦效率平均增加0.4,聚光效率提高。分析腔式吸热器结构和原理,根据热工学原理建立了10MW水/水蒸汽工质腔式吸热器聚光集热模型。验证结果表明,在太阳辐照强度降低10%阶跃扰动时,汽包出口温度在327℃基础上降低8.5℃并趋于稳定,汽包出口压力在12MPa基础上降低1.3MPa并趋于稳定。在太阳辐照强度降低20%和30%阶跃扰动时,扰动幅度越大,汽包出口蒸汽温度和压力下降越大,变化方向与扰动变化方向一致。分析云层透光率、高度和形态分布规律,在气象资料基础上设计了一种代表不同天气类型的云层分类方法,透光率大小在0.29~0.89之间,模拟了云层移动时对镜场能量的阶跃扰动、连续扰动和复杂随机扰动。当云层透光率从100%、92%到85%变化时,汽包出口蒸汽压力下降0.78MPa,汽包出口蒸汽温度下降11.13℃,但系统保持稳定,误差小于4%,满足设计要求。分析了风速对云阴影移动的影响。在风速变化周期T=20s时,风速慢,太阳辐照强度在1000W/m2:±40W/m2范围内随机变化,汽包温度在320℃:±8℃范围内波动,汽包压力在12MPa:±1.5MPa范围内波动,变化幅度较大。在风速变化周期T=2s时,风速快,太阳辐照强度呈现无规则快速波动,汽包温度在320℃:±2℃范围内波动,汽包压力在12MPa:±0.4MPa范围内波动,波动速度快但总体幅度小。由此可见,风速变化周期越快,系统受光照冲击影响越小。