2020年西藏定日M_(W)5.6地震震源参数估计和应力触发研究

2020年3月20日青藏高原西南缘定日县发生M_(W)5.6地震,距2015年尼泊尔M_(W)7.9地震~250 km.尼泊尔地震,尤其是震后余滑是否触发了此次定日地震还有待研究.本文联合合成孔径雷达和区域地震波资料研究定日地震的破裂特征.首先利用近场形变和宽频带地震波资料,通过贝叶斯自举优化算法揭示定日地震的均匀滑动模型;然后在此基础上构建断层几何模型并反演震源滑动分布.研究发现定日地震的发震断层走向~334°,倾角~51°.破裂主要集中在约2.0~5.5 km深度范围内.破裂范围~5.6 km×4.4 km,释放总的地震矩~3.33×10^(17)N·m.最大滑动量~1.27 m,发生在3.786 km深度.破裂以正断滑动为主兼少许右旋走滑分量,同区域历史地震表现出相似的破裂机制,表明印度板块向北东方向挤压欧亚板块,在藏南地区产生了近东西向的张应力.库仑应力变化研究表明,尼泊尔M_(W)7.9地震主余震和定日地区四次历史地震共同触发了2020年定日M_(W)5.6地震,其中尼泊尔地震震后2年的余滑引起的库仑应力变化占库仑应力增加总量的~40%,震后余滑在未来地震危险性评估中发挥的作用不容忽视.

基于差分进化的塔式太阳能定日镜场布局优化

为提高塔式太阳能的辐射反射效率和发电性能,需要对定日镜场进行布局优化。采用日平均年光学效率的方法,计算分析定日镜年均余弦效率、大气衰减效率、截断效率及最大光学效率,为后续定日镜场的布置及优化提供评价指标。以西班牙Gemasolar塔式电站为例,采用密集campo的布置方法进行镜场初始化,验证了布置方法的高光学效率和高可靠性。采用差分进化算法对镜场进行优化,镜场年均综合效率由56.99%提高至59.03%,提升了3.58%,验证了该方法的有效性。

基于改进粒子群算法的定日镜场优化设计模型

定日镜场是塔式光热电站的重要子系统.定日镜的优化布置问题是塔式光热电站建设需要解决的关键问题.以塔式光热电站的定日镜场为研究对象,建立阴影遮挡效率模型、余弦效率模型、截断效率模型以及大气透射率模型,得出定日镜场的光学效率.以镜场年平均输出热功率作为目标函数,建立非线性规划模型,用基于同心圆的粒子群算法进行圆形定日镜场的参数设计及优化求解.通过迭代寻优,找到年平均输出热功率最大时即可找到粒子的特征因子的最优解.

基于聚光集热和脉动风压的定日镜群模拟研究

太阳辐射量和风荷载会直接影响光热电站的持续发电量。文章根据新疆哈密地区中电淖毛湖光热电站的实际环境情况,建立定日镜群的三维数值模型,对不同季节太阳辐射和迎风仰角下镜群的受热情况及流场特性开展数值模拟,分析获得风在不同入射角下镜面耀斑分布情况和脉动风压系数。结果表明:模拟所得镜群阻力系数和升力系数与相关研究结果较为吻合,验证了所建模型的有效性;不同季节下耀斑的分布规律较为相似,主要取决于太阳方向角的变化;随着风入射角的增大,镜群的尾流区域呈先减小后增大趋势;由于定日镜镜群中的尾流可有效抑制风压,结合镜群的排布方式保证内部的稳定性,其中,正五边形定日镜的中心处保持较低的脉动风压,极大提高了镜面受力均衡性。

定日镜场光学效率的计算模型

定日镜场可将太阳光反射汇聚到安装在镜场中的吸收塔集热器上从而实现能量转换,不同的定日镜场参数会影响定日镜场的光学效率.本文通过光线追踪法与坐标变换等建立了定日镜场的光学效率计算模型,具体地,首先建立大地坐标系、镜面坐标系和光锥坐标系,并给出入射光线、反射光线以及法向的向量表示;其次,建立3个坐标系之间的坐标变换,利用坐标变换矩阵和方程联立判断并计算阴影遮挡损失、余弦损失、集热器截断效率等;最后,根据镜面反射率、大气透射率建立了定日镜场每块镜面的光学效率计算模型.

定日镜场的优化设计

介绍了2023年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛A题“定日镜场的优化设计”的命题背景和需要解决的问题,阐述了赛题的主要建模思路,给出了定日镜光学效率的计算模型,重点讨论了阴影遮挡发生和截断发生的判定条件.进一步,基于此模型,讨论了定日镜场的部分参数的优化设计,并给出了赛题的参考结果,最后,简要评述参赛论文评阅的总体情况.

太阳能发电定日镜立柱高精度安装控制应用

为解决定日镜立柱高精度安装难题,本文以新建阿克塞哈萨克族自治县汇东新能源光热+光伏发电集热系统定日镜立柱施工实际应用为背景,分析了施工难点和控制技术原理,提出了高精度安装控制措施及要点,研究表明通过对立柱成品检验、安装的各个环节进行复测配合精调控制后,可提高立柱安装精度和效率,希望为提高光热发电工程施工技术应用效益和质量提供有益的参考。

定日镜场的最优参数选择

在定日镜场的最优参数选择问题中,通过栅格化方法将定日镜面离散分割,求解阴影遮挡效率和截断效率,以计算定日镜场年平均输出热功率;建立单目标优化模型,采用控制变量法依次对镜面高度、相邻定日镜间距等变量单独分析,以降低庞大的解空间维度;通过试算得到镜场年平均输出热功率关于各变量的变化曲线,利用0.618法等方法搜索曲线极值点,得到定日镜场参数的近似最优解.

基于目标规划的定日镜场设计

针对定日镜场的优化设计问题,首先通过求解太阳的方位角和高度角,确定各定日镜的俯仰角和方位角,从而计算定日镜在不同时刻的光学效率,重点关注投影法求解阴影遮挡效率、光线追踪法和蒙特卡洛算法求解集热器截断效率等指标,建立了整个定日镜场的年平均输出热功率模型.在此基础上,通过调整吸收塔的位置以及定日镜的位置、数量和尺寸等变量,使单位面积镜面年平均输出热功率最大化,建立了单目标优化模型.由于变量数量庞大,采用遗传算法先只对定日镜的位置进行初步求解,发现定日镜的分布大致呈同心圆形态,在此基础上,利用变步长遍历进一步精确求解,最终得到了定日镜场的最优分布.

定日镜场在额定输出功率条件下的光学效率优化

为推动“双碳”目标实现,以光线追迹为核心,建立了定日镜平均输出热功率优化模型.首先,确定输出热功率是关于光学效率等参数的函数,通过给出阴影遮挡效率、集热器截断效率等参数的计算方法,提出了定日镜场输出热功率的计算方案.其次,提出定日镜场输出热功率的优化方案.针对定日镜规格相同的情况,提出“吸收塔选址策略”约束吸收塔的位置,提出“分区域同心圆规划策略”完成定日镜的排布,建立了定日镜输出热功率优化模型,并采用变步长搜索法完成最佳参数的求解.最后,针对定日镜规格不同的情况,提出“定日镜规格分区域规划策略”,并结合二分法和变步长搜索法完成最佳参数的求解.

50 m^(2)定日镜支撑结构荷载分析及仿真研究

目前工程应用的定日镜普遍存在支撑结构复杂、强度低、维护困难、制作成本高等问题,这使得太阳能热发电系统的初始投资成本高,降低了其竞争力。针对50 m^(2)定日镜在太阳能热发电系统中的应用,深入开展了其支撑结构在抗风载、抗雪载下的受力分析。仿真计算结果表明:50 m^(2)定日镜支撑结构具有更高的承载能力和稳定性,有效提升了定日镜的整体性能。基于受力分析结果提出了支撑结构组件材料选型建议。研究成果不仅为定日镜支撑结构的优化设计提供了理论依据,也为太阳能热发电技术的进一步发展提供了有力支持。

定日镜场的输出热功率计算模型

基于全国大学生数学建模竞赛赛题的定日镜场分布数据,根据太阳视运动方法,建立太阳跟踪运动模型、阴影挡光效率理论模型、相邻定日镜遮挡选取模型与镜面反射光锥模型,得出了定日镜场的年平均光学效率、年平均输出热功率,以及单位面积的镜面年平均输出热功率,最后通过输出功率的拟合结果展现了模型的合理性。

定日镜成像通量计算模型

基于HFLCAL模型,在考虑考虑定日镜切向面和矢状面有效偏差后,建立定日镜成像通量计算模型。采用定日镜成像通量计算模型,进行定日镜成像通量计算模拟,并与SolTrace软件计算结果进行量化对比分析。对比分析结果表明,二者在通量分布、光斑中心、成像通量等方面基本吻合,计算精度满足工程实践要求,适用于聚焦定日镜的成像通量计算。

定日镜场的光热转化与配置优化研究

定日镜是一种捕捉和聚焦太阳光的光学组件,优化其配置和排列方式有助于最大限度地吸收太阳能并将其转化为热量。本文基于定日镜的光学性质,建立局部镜面坐标系和整体坐标系之间的坐标变换,根据中心极限定理,以反射光线整体误差为标准差,将集热器的截断效率和高斯分布相关联,对镜场输出热功率进行测算,初步建立了光热转化模型。在此基础上,本文根据整体效益最大化原则和光照均匀性理论,设立圆形径向交错的排列规则,以避免定日镜之间的光线遮挡,利用遗传算法对定日镜场的配置进行优化设计,将吸收塔约束于南偏西的光学效率较低处,实现能源效率的最大化,得到定日镜场年平均光学效率的优化率为16.65%,单位镜面面积的年平均输出热功率的优化率为12.18%,模型科学且有效。

基于蒙特卡洛算法的定日镜场的优化设计

针对定日镜场的优化设计问题,本文首先建立阴影挡光效率模型,结合蒙特卡洛与光线追踪法求解阴影遮挡效率;根据太阳高度角、太阳方位角求解余弦效率、法向直接辐射照度等,得出光学效率与定日镜场的输出热功率。其次,建立以单位面积定日镜输出热功率最大为目标的非线性目标规划模型。在给定相邻定日镜间距的范围内,求得定日镜场中每一圈层的定日镜数目与相邻定日镜的间距大小;采用Campo布置方法确定定日镜坐标,利用阴影挡光效率模型,当额定年平均输出热功率达到60 MW,求得吸收塔位置坐标(0, 0, 80),定日镜尺寸(宽 × 高)为(6 m × 6 m),安装高度为4 m,定日镜总数为2475面,定日镜场总面积为89,100 m2。利用Campo方法确定定日镜场中的定日镜排列方式,能够在简化定日镜场的条件下更为简单的求解定日镜的具体坐标。最后,保持额定功率不变,设计定日镜尺寸为(7 m × 7 m)、安装高度为4 m来达到更大单位面积输出热功率。

定日镜场的优化设计

高度概括研究目的、方法、结果及结论,展示该研究的创新之处。列出具体的实验条件及主要实验数据。力戒空洞,删除评论性语句。以新能源为主体的新型电力系统,是我国实现“碳达峰”“碳中和”目标的举措之一。塔式太阳能光热发电是一种低碳环保的新型清洁能源技术,因此塔式太阳能热发电电站中定日镜场优化布置问题在当前具有重大意义。本文从已有的数学出发,利用数学模型,借助matlab编程,将吸收塔建于该圆形定日镜场中心,利用几何模型公式计算出太阳高度角、太阳方位角、太阳赤纬角,进而计算出每个定日镜的光学效率,根据给定的月幅照度数据,计算每个时段辐照度,计算出每个定日镜接收的辐照热量并汇总得到总输出功率,再算出单位镜面面积的平均输出功率,最后得到定日镜场的年平均光学效率、年平均输出热功率,以及单位镜面面积年平均输出热功率,有助于合理设计定日镜场的位置以提高转化效率。

基于优化模型的定日镜场优化研究

新能源日益受到人们的关注,将太阳能转化为电能更是起着重要作用,文章对塔式太阳能光热发电中的定日镜展开相关研究。通过已知公式切入,分析公式中的变量,研究定日镜与集热器的反射过程,建立对应的优化模型,利用几何推导、坐标变换、假设简化等方法,使用MATLAB软件得到结果,为定日镜场中的定日镜如何摆放能最大化转化提供指导性意见,帮助提高效率利用,节约能量。

基于Campo布置的定日镜场分布应用研究

定日镜场子系统与塔式太阳能热发电系统的综合性能紧密相连,它是塔式太阳能热发电站中的核心子系统之一。由于定日镜场包含大量的定日镜,并且在电站建设完成后,定日镜的安置位置无法更改,所以对定日镜场的初始布局规划显得格外关键。传统的定日镜布局方式未能有效地控制发生定日镜场的能量损失。本文运用Campo布置模型,建立了基于动态规划、Camop布置和光学追迹的定日镜布置模型,计算单位镜面面积年平均输出热功率,并与传统的放射状栅格法布置下单位镜面面积年平均输出热功率进行对比。研究结果表明:当定日镜场在年平均输出热功率固定的情况下,Campo布置相较于传统的放射状栅格法布置,单位镜面面积年平均输出热功率提升了20.52%,并且极大优化了土地的使用效率。

移动型下击暴流作用下定日镜动力响应特性研究

为研究移动型下击暴流作用下塔式太阳能定日镜的风振响应特性,文章以中国某塔式太阳能光热发电站定日镜的有限元模型为基础,进行了动力特性分析,模拟了作用于定日镜的下击暴流脉动的风速时程,采用Newmark-β法分析了下击暴流风场作用下定日镜的风振响应。研究结果表明:不同工作仰角的定日镜处于距离下击暴流中心1倍出流直径左右时,风致位移响应峰值和风致应力响应峰值最大;相比于0°,45°和60°仰角,定日镜仰角为30°时,镜面峰值位移最大,各部件的应力峰值也最大,且都小于相对应材料的屈服强度;定日镜在不同仰角下,镜面最大位移发生在最上部单元子镜,镜面背部桁架最大等效应力均小于扭力管及立柱的最大等效应力。

塔式光热电站定日镜结构风致响应与振动控制研究综述

光热发电技术是太阳能利用的重要手段之一,其中,塔式光热发电技术因其大规模储能等优势,具有较好的应用前景。定日镜作为塔式光热电站的重要单元,其抗风安全性直接影响电站的正常运行。从结构体系、风荷载、风致响应与振动控制等方面对定日镜结构抗风设计中的关键问题进行文献综述,得到以下结论:定日镜主要采用“大尺寸反射镜+框式镜架+独立柱式基座”的结构形式;风荷载模拟中存在定日镜的尾迹区湍流分析困难、镜体峰值荷载难以预测及缺乏实测值验证等问题;风致响应受来流风湍流强度、定日镜工作角度及镜场布置等因素影响较大;风致振动控制可通过挡风墙物理隔离、调整定日镜结构形式以及采用减振器控制等技术手段实现。然而,镜群风干扰效应、来流风—定日镜结构流固耦合及微振控制技术等研究有待进一步开展,以期为提高定日镜结构的抗风安全性提供技术依据。