基于改进鲸鱼算法的太阳能热发电站镜场优化布置

针对塔式太阳能热发电系统中定日镜布局优化问题,以无遮挡(EB)布局模型为基础,建立光热电站定日镜场光学效率模型,通过与SolarPILOT对相同坐标数据的定日镜场进行效率计算,证明光学效率建模的准确性。通过在种群初始化时加入Kent映射,在迭代过程中添加动态双子群收敛因子、自适应精英非均匀变异、自适应惯性权重得到混合策略鲸鱼优化算法,同时引入非支配排序和拥挤度计算使算法适用于多目标优化问题,最后结合Gemasolar电站的数据以单目标和双目标分别优化EB布局中的关键参数(方位间距因子和极限重置因子),得到最优布局方案。

定日镜能量传输效率建模及镜场排布设计

针对定日镜场的排布,鉴于目前定日镜能量传输效率模型不完善的问题,改进并优化相关能量衰减因子,引入大气透射衰减效率进一步提高定日镜传输效率模型的完善程度,并提出镜场排布设计的具体步骤,仿真结果验证了该模型的高效性。

考虑接收塔阴影的定日镜有效利用率计算

经几何光学分析,导出了考虑接收塔阴影影响的太阳能塔式热发电站的定日镜有效利用率计算公式,并通过算例比较了考虑与不考虑接收塔阴影影响的定日镜有效利用率计算结果,验证了这些计算公式的正确性和考虑接收塔阴影影响的合理性。

基于分解多目标进化的椭圆定日镜场布局

针对塔式太阳能热电站中的定日镜场布局多目标优化问题,将基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)应用于定日镜场布局领域,提出了基于改进的MOEA/D多目标定日镜场布局优化算法(MOEA/D-HFL)。首先建立了以镜场年均综合光学效率和镜场占地面积为目标的椭圆形定日镜场优化模型,接着将基于佳点集和反向学习的初始种群生成策略、目标函数稳定归一化机制以及动态遗传交叉分布指数引入MOEA/D用于求解该问题,获得了定日镜场布局问题的Pareto前沿,并利用模糊集理论获得了最优折中解。为验证所提算法的性能,将MOEA/D-HFL算法与NSGA-Ⅱ和基本MOEA/D对比,仿真结果证明了MOEA/D-HFL在多目标定日镜场布局问题上的高效性与准确性。

塔式太阳能电站定日镜场布局研究

对基于辐射网格布局和无遮挡损失原则所衍生出的无遮挡(EB)布局、无阻塞(No blocking-dense)布局、经验型(DELSOL)布局3种塔式定日镜场布局进行了研究。对这3种布局的数学模型进行了归纳,结合塔式电站Gemasolar的部分设计参数,分别根据3种布局模式采用SolarPILOT软件对镜场进行建模仿真。利用MATLAB对建模所得镜场坐标数据进行处理,得到径向间距和方位间距变化曲线,验证了3种布局数学模型的合理性。通过分析各镜场中基础环和交错环的排布特点得出镜环布置规则,同时从镜场的定日镜数量、光学效率、土地利用率、接收能量等方面对比不同布局的性能,分析其优缺点。结果表明:在镜场半径为1000 m的范围内,No blocking-dense布局下镜场的年均光学效率和土地利用率最高,EB布局次之,但EB布局下定日镜数量和镜场接收能量最多,DELSOL布局的各项性能特性均最低。

塔式光热电镜场布置方案的研究

主要是通过MATLAB进行仿真研究,来为塔式光热电站镜场的布置提供一个参考方案。塔式光热电镜场的布置主要受到以下几种因素的影响:余弦损失、大气衰减损失、中心点距离效率、遮挡损失、地理纬度等。将余弦效率、大气衰减损失、中心点距离效率的乘积定义为镜场光学利用效率,用做镜场布置的参考。研究主要考虑纬度对镜场布置的影响,通过绘制纬度为15°、30°和40°的塔式光热电站镜场,从而对不同纬度下镜场布置做出分析。理论分析的结果表明:纬度越低,镜场达到相同功率输出时所需要的定日镜数量越少;反之纬度越高,镜场达到相同功率输出所需要的定日镜数量越多。

通顺煤矿02179工作面松动圈卸压范围研究

以通顺煤矿02179工作面为工程背景,经过合理的钻孔布置,采用单孔超声波测试方法对围岩松动圈范围进行了观测;并对观测数据进行了分析研究,确定了围岩松动圈范围;最后通过现场试验进一步确定了该条件下的围岩松动破坏范围。研究结果表明,单孔超声波测试方法能够快速准确地测试巷道围岩松动圈范围,具有较好的实用性和优越性。

塔式聚光集热系统镜场优化及其光–热综合性能对比分析

本文提出了一种新型塔式定日镜场的生成方式,并将其用于改进Solar Two塔式电站镜场布局。首先以年加权光学效率为目标函数,采用遗传算法对新型镜场布局参数进行优化,随后对比分析了优化后的新型定日镜场与Solar Two塔式电站初始镜场下的聚光集热系统光–热综合性能指标。结果表明,优化后新型定日镜场的光学效率和能流均匀性等指标相较Solar Two塔式电站初始镜场均表现出优势;对比吸热器的热性能,发现新型定日镜场有效提升了吸热器热效率,新型定日镜场作用下吸热器的年平均热效率提高了1.65%。本文所提出的新型镜场生成方式与镜场布局可有效提升塔式电站光–热综合性能,为塔式聚光集热系统的设计提供参考。

塔式太阳能熔盐腔体吸热器一体化光热耦合模拟研究

首先采用蒙特卡罗光线追迹与杰勃哈特方法结合的混合光学模拟方法对塔式聚光集热系统中太阳辐射传播的全过程进行了完整描述,准确获得了全镜场条件下吸热表面非均匀的能流分布.在此基础上对熔盐腔体吸热器进行了一体化光热耦合模拟,重点分析了非均匀能流分布条件下熔盐流动布置方式对吸热性能的影响,同时考察了不同时刻条件下的吸热性能,结果表明:腔体吸热器吸热表面的能流分布表现出强烈的非均匀性,在这种非均匀的能流分布条件下,熔盐的流动布置方式会对吸热器性能产生显著的影响.当熔盐从能量密度高的区域流入,温度迅速升高,整个吸热面处于较高的温度水平,热损失较大,且会在熔盐出口处会出现熔盐加热吸热管的"吸热恶化"现象;当熔盐从能量密度低的区域流入,温度缓慢升高,整个吸热面处于相对较低的温度水平,热损失较小,能够获得更多的高温熔盐.另外,反射损失随时间变化显著,热损失随时间变化不显著.

基于光线踪迹法的塔式太阳能镜场布置与优化研究

本文以我国首座MW级塔式太阳能热发电示范电站的光热转化系统为研究对象。采用光线踪迹法建立了塔式太阳能电站镜场内单台定日镜光学效率模型,进而获得镜场总的光学效率。并依据塔影随时间的变化规律和集热器接收范围等因素确定了镜场布置范围。并在此基础上提出了镜场放射栅格式布置方式以及镜场优化准则,给出了我国首座MW级塔式太阳能电站的定日镜场优化后的年均效率为68.6%和提出了提高镜场光学效率的方案。