太阳能塔式发电站太阳电池场光学效率建模模拟与优化布局研究

摘要 定日镜场是塔式 CSP 站的一个重要子系统。定日镜场的优化布局是塔式 CSP 电站建设初期需要解决的关键问题之一。定日镜场的综合效率直接决定了发电系统的最高性能。在分析了定日镜场的光学效率组成、光学效率分布和相关布局方法后，我们的目标是使定日镜场的年平均光学效率达到最高。通过径向网格法，建立了一个由 2640 个定日镜组成的密集模拟定日镜场。选择合适的定日镜场参数后，定日镜场不同时间点的余弦效率、阴影和遮挡效率、大气衰减效率和综合效率都会受到影响。在优化过程中，自动选择不同的搜索策略，提高了算法的求解能力。在 Campo 布局方法的基础上，结合自适应重力搜索算法提出了一种新的定日镜场布局方法。布局过程从一个比目标定日镜场大 1.5 倍的密集定日镜场开始。定日镜所在环的半径作为输入变量，年平均效率作为定日镜场优化布局的评估标准。设定相应的约束条件后，利用自适应重力搜索算法找到最佳线间距组合，直至定日镜场的能量增益达到最大值。然后，根据设计要求，剔除低效的定日镜，得到最终的定日镜场布置。最后，以塞维利亚 Gemasolar 塔式太阳能热电站的定日镜场为例，对该方法进行了验证，证明了该方法的可行性。