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塔式太阳能热发电站镜场建模研究

2.19万字 62页 原创作品，通过查重系统


摘 要
在全球能源形势日趋紧张的今天，寻求清洁、高效的新型能源发电方式是一项十分重要的工作。
塔式太阳能热发电是近年来最受关注的太阳能热发电形式。而定日镜场是塔式电站最主要的组成部分，定日镜场效率和能流密度受镜场中定日镜的镜面材质、定日镜位置、定日镜间相互影响、吸热器选型、吸热器工质、日照条件等多种因素影响。对镜场及镜场效率建立准确的数学模型，有利于对太阳能进行更有效的利用，是分析和研究塔式太阳能热发电的基础和重要工作。
本论文以塔式太阳能热发电站定日镜场为研究对象，对定日镜场的效率和能流密度进行了数学建模，并通过MATLAB进行了仿真验证，仿真结果证明所建模型正确。
主要的研究内容如下：
(1) 结合几何光学及太阳辐射原理的特点，分析了太阳高度角和太阳方位角随时间和季节的基本变化规律，建立了太阳直射辐射模型，并对其规律进行讨论；
(2)介绍定日镜场效率模型的计算方法，并通过MATLAB对数学模型进行了仿真，根据定日镜场效率中余弦效率、有效利用率等相关影响因素，讨论了定日镜场效率的变化规律；
(3)通过推导镜场坐标系变换矩阵，对定日镜场反射光线方向向量及镜面坐标进行了数学建模，使用光线追迹法对太阳光线进行追踪，通过MATLAB对太阳辐射模型进行相关计算，讨论了镜场的能流密度分布情况并分析其影响因素。



关键词：太阳能；塔式；镜场效率；光线追迹；MATLAB