一种基于数学模型指导定日镜精确跟踪太阳轨迹的方法

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1、一种基于数学模型指导定日镜精确跟踪太阳的方法一、发明名称一种基于数学模型指导定日镜精确跟踪太阳的方法二、技术领域本发明创造属于太阳能热发电领域三、背景技术塔式太阳能热发电主要由聚光系统，光热转换系统，储热系统以及发电系统组成。其中，聚光系统是构建塔式太阳能热发电中重要考虑的因素，包括聚光效率和性价比。聚光系统主要由定日镜和接收器组成；定日镜的作用是通过大量定日镜将辐射到其表面的太阳能反射到塔顶接收器，完成聚光的目的，这需要我们提高聚光效率；接收器的作用是收集太阳能并将其转化为高温热能，从而通过管道输送至储热系统，这需要

2、我们提高集热效率。因此，无论是从聚光效率、集热效率还是性价比方面考虑，在塔式太阳能热发电中，如何自动精确跟踪太阳就显得尤为重要。为了能够使得定日镜自动高精度高效率跟踪太阳，本发明提出基于数学模型的指导解决定日镜精确跟踪太阳的问题。四、发明目的本发明解决的技术问题是，提高定日镜高效率、高精度自动跟踪太阳的运行轨迹，提出一种基于数学模型指导定日镜精确跟踪太阳的方法五、技术方案一种基于数学模型指导定日镜精确跟踪太阳的方法，主要是通过控制定日镜的高度角和方位角，具体如下:1.根据接收塔上的接收器在三维空间中的坐标以及太阳位置给

3、出定日镜高度角和方位角的计算公式：(1)定日镜高度角计算公式HN=arctan+y2+h2sin//S+—h)+h2cos//SsinAS+-x)2+(-+于十护cosHScosAS+丄y)2(2)定日镜方位角计算公式，以正北方向为定日镜方位角基准线,U!种情况第一种情况：定日镜相对于接收塔位于北场及北场坐标轴上且处在北场第一象限—Jx2+y2+A2cosHScosAS+—yZ0=arctan(—丄Jx2+y2+A2cosHSsinAS+—x2方位角FN=9O°-Z0第二种情况：定日镜相对于接收塔位于北场及北场坐标轴上

4、且处在北场第二象限—Jx2+y2+/?2cosHSsinAS+—xZ0=arctan(2、2丄sjx2+y2+A2cosHScosAS+—y22方位角F2V=36O。—Z&第三种情况：定日镜相对于接收塔位于南场及南场坐标轴上且处在南场第一象限A0-arctan(

5、^+/+A2cosHSsinAS+

6、x+y]x2+y2+/i2cosHScosAS+壬y方位角FN=270。—Z&Zr/r弟U!种情况：定日镜相对于接收塔位于南场及南场坐标轴上且处在南场第二象限—J/+)?2+力2osHSsinAS—x2*2180°-arct

7、an(—]x2+y2+h2cosHScosAS+—y2.上述所述的太阳位置是指提供可随着时间变化，太阳光照辐射到指定位置的太阳高度角和太阳方位角以及可提供任意一天日出日落时间；3•上述表达式中的坐标（x,y,h）是指定日镜在实际中所处位置的坐标，可通过测量获得；4.上述表达式中的HS和AS表示太阳光照辐射到指定位置的太阳高度角和太阳方位角；5.上述表达式中的是中间变量值；6.利用上述模型通过控制定日镜使太阳辐射光线反射至塔顶的接收器质心处；7.具体实施方式（1）如图1所示，通过太阳位置提前计算日出日落时间以及日出日落

8、时刻太阳的高度角和太阳的方位角，当太阳到达一定位置时，通过本发明控制方式启动定日镜，定日镜开始进行全天自动精确跟踪太阳；当太阳到达日落时刻位置时，定日镜停止继续跟踪太阳，并且将定日镜归位到安全位置，避免镜面受到损害；(2)当定日镜运行时，本发明控制方法可以高效率、高精度跟踪太阳运行轨迹，实时的将太阳辐射光线反射到接收器质心点处；六、附图说明1.图1表示基于数学模型指导定日镜精确跟踪太阳运行的流程图；2•图2表示定日镜高度角随时间变化曲线图；3.图3表示定日镜方位角随时间变化曲线图；