平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu)化布置方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及定日鏡布置技術領域，尤其涉及一種平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場 定日鏡優(yōu)化布置方法。
【背景技術】
[0002] 定日鏡優(yōu)化布置是指優(yōu)化預定范圍和預定數(shù)量的定日鏡的排布，使得定日鏡互相 間陰影的影響最小，最大化太陽能能量的獲取。這種實現(xiàn)過程可以通過列舉法來實現(xiàn)，即計 算各種組合的可能性；也可以通過適當人工分析下的實驗方法來實現(xiàn)，即借助數(shù)學統(tǒng)計分 析與工程實驗方法。第一種方法較為簡單，但是無法由人工的方法來實現(xiàn)，只能依靠基于遺 傳算法等通過計算機運算來實現(xiàn)，需要大量的工作量和時間成本；第二種方法的實現(xiàn)需要 借助一些統(tǒng)計分析知識，在工業(yè)應用上有一定的難度，但是相對于第一種方法可以節(jié)約工 作量和時間成本。已有的與本發(fā)明最相近似的實現(xiàn)方案就是基于第一種實現(xiàn)形式，即以長 時間，利用計算機來尋找各種可能的組合。這種算法適合于計算機利用大量的資源和時間 去尋找足夠多的組合，如果太陽能發(fā)電場內的定日鏡數(shù)量較多的話，組合的可能性將呈指 數(shù)式提高，計算時間也將成倍增加?，F(xiàn)有技術的主要缺點就是只能通過計算機運算來實現(xiàn) 整個過程，不僅需要相當?shù)某杀荆焕糜趶V泛應用，而且耗費大量的時間。如果以人工來 實現(xiàn)全部組合的可能性，更是不可能實現(xiàn)的。
[0003]正交實驗法在農(nóng)業(yè)，電信上的應用特別多，其具有完備的理論基礎，可以節(jié)省大量 的人力，物力，時間，取得較優(yōu)的成果。其基本過程為對于一個項目首先選擇若干影響實驗 結果的因素，然后對于不同的因素選擇不同的水平來組合，得出相應的實驗結果，通過正交 實驗原理對應的數(shù)學分析統(tǒng)計方法，得出一個理論上的各因素最優(yōu)水平的組合。例如對于 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的育種中，光照時間，水分，氮含量，鉀含量，磷含量都是對于其生長極為重要的因 素，例如對于5個主要的因素，每個因素選5個值，即通過選擇5種不同的光照時間，5種不 同的水分，5種不同的氮含量，5種不同的鉀含量，5種不同的磷含量，然后通過正交實驗方 法構成一個正交實驗項目，就會出現(xiàn)25種實驗因素的組合，對這25種組合做實驗，并得出 結果，然后通過正交實驗對應的數(shù)學分析方法，得出光照時間，水分，氮含量，鉀含量，磷含 量的最優(yōu)值來組合成的就是整個的最優(yōu)方案。比如對于一個5因素，每個因素取5個值，如 果計算所有的可能性則需要計算3125種，如果采用正交實驗方法則只需要計算25種，節(jié)約 大約99%的工作量。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決在塔式光熱太陽能發(fā)電場中，如何通過提取更全面的影響定日鏡布置的 主要因素來快速獲得合理的定日鏡的相對位置關系這一技術問題，本發(fā)明提出一種基于正 交實驗的平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu)化布置方法。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu)化布置方 法包括：步驟S1，獲取塔式光熱太陽能發(fā)電場的地理信息，確定塔式光熱太陽能發(fā)電定日 鏡場的范圍并根據(jù)塔式光熱太陽能發(fā)電場的范圍確定定日鏡行列數(shù)，使得塔式光熱太陽能 發(fā)電定日鏡場范圍內的定日鏡數(shù)目多于或等于需要的數(shù)目，并根據(jù)所述地理信息獲取塔式 光熱太陽能發(fā)電場的太陽能資源信息，以便計算所述太陽能發(fā)電場整場的陰影系數(shù)；步驟 S2,確定平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu)化布置的影響因素及其合理取值范圍， 所述影響因素包括排列角a、偏移間距比i以及縱向間距比j;步驟S3,根據(jù)步驟S2確定 的影響因素和其合理取值范圍，使用正交實驗的方法，構建正交實驗工程計算陰影系數(shù)，以 得到正交實驗結果；具體包括根據(jù)為每個影響因素在其合理取值范圍內取的多個值構建正 交實驗表，并計算對應于每個正交實驗條目的陰影系數(shù)；步驟S4,對步驟S3得出的正交實 驗結果進行相關統(tǒng)計分析，確定所述影響因素的最佳取值；步驟S5,根據(jù)步驟S4中確定的 影響因素的最佳取值，得出最優(yōu)的平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu)化布置方案。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的一個方面，在所述步驟S1中，確定對于南半球由南向 北或北半球由北向南依次排列的多排定日鏡，分別為第1排定日鏡、第2排定日鏡、……、第 m排定日鏡，以及每排定日鏡所包括的多臺定日鏡，并確定每排定日鏡中相鄰兩臺定日鏡之 間的間距。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的一個方面，所述排列角a為每排定日鏡所在面即定 日鏡排面的垂直線與第一方向的夾角，所述第一方向對于北半球為正南方向，對于南半球 為正北方向，并且當所述垂直線相對于第一方向順時針偏轉時的所述排列角為正值，逆時 針偏轉時所述排列角為負值；所述偏移間距比i為偶數(shù)排定日鏡排面相對于前一排奇數(shù)排 定日鏡排面偏移的距離占所述偶數(shù)排中兩個相鄰的定日鏡間距的比例，當偶數(shù)排定日鏡排 面相對于奇數(shù)排定日鏡排面向逆時針偏移時偏移間距比i為正值，向順時針偏移時所述偏 移間距比為負值；所述縱向間距比j為塔式光熱太陽能發(fā)電場高度方向相鄰的兩個定日鏡 排面間距的比例。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的一個方面，步驟S2還包括，確定排列角a、偏移間距 比i和縱向間距比j的合理取值范圍，并從合理取值范圍內為每個因素取多個值。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的一個方面，排列角a的取值范圍為-60°~60° ;偏 移間距比i的取值范圍為-1.0~1.0;縱向間距比j的取值范圍為0.5~2.0;其中符號 "~"表示的范圍包含了端值。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的一個方面，步驟S4包括：直觀分析，對于得出的陰影 系數(shù)對排列角a、偏移間距比i和縱向間距比j進行直觀分析，分別得出對應于每個影響因 素不同值的影響程度，據(jù)此得出對于單個最優(yōu)影響因素的組合；交互分析，根據(jù)得出的陰影 系數(shù)對排列角a、偏移間距比i和縱向間距比j兩兩分別分析，得出相應的影響程度，并和 直觀分析出的結果進行比較；方差分析，得出各影響因素綜合的影響程度。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的一個方面，所述排列角a、偏移間距比i以及縱向間 距比j對于整個太陽能發(fā)電場是統(tǒng)一值。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的一個方面，所述排列角a、偏移間距比i以及縱向間 距比j對于整個太陽能發(fā)電場不是統(tǒng)一值，即對于每排定日鏡來說具有相應的排列角a， 對于每個偶數(shù)排定日鏡來說具有相應的偏移間距比i，對于相鄰定日鏡排面間間距具有相 應的縱向間距比j。
[0013] 通過本發(fā)明提出的影響定日鏡布置的三個因素，借助正交實驗的方法可以使定日 鏡布置的形式更加多樣化，更加合理，而且可以在節(jié)約近66%的工作量的前提下，快速、準 確地得出最優(yōu)的方案，減少相互間的陰影損失，增加能量的吸收。
【附圖說明】
[0014] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu) 化布置方法的流程圖；
[0015] 圖2示出了塔式光熱太陽能發(fā)電定日鏡場和定日鏡排布的示意圖；
[0016] 圖3示出了正交實驗表的示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 圖1示出了本發(fā)明所提出的平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu)化布置方 法的流程圖。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明所提出的方法包括：
[0019] 步驟S1，獲取塔式光熱太陽能發(fā)電場的地理信息，確定塔式光熱太陽能發(fā)電定日 鏡場的范圍并根據(jù)塔式光熱太陽能發(fā)電場的范圍確定定日鏡行列數(shù)，使得塔式光熱太陽能 發(fā)電定日鏡場范圍內的定日鏡數(shù)目多于或等于需要的數(shù)目，并根據(jù)所述地理信息獲取塔式 光熱太陽能發(fā)電場的太陽能資源信息，以便計算所述太陽能發(fā)電場整場的陰影系數(shù)；
[0020] 步驟S2,確定平坦地形塔式光熱太陽能發(fā)電場定日鏡優(yōu)化布置的影響因素及其合 理取值范圍，即適合的水平值，本發(fā)明針對平坦地形塔式光熱太陽能