一种塔式太阳能热发电定日镜自动跟踪方法_2

文档序号:9564173阅读:来源:国知局
a)开始于格林尼治时间-4712年1月1日12:00:00,它是 通过格林尼治时间而得到的。
[0055] JD = INT (365. 25 X (Y+4716)) +INT (30. 6001 X (M+l) +D+B-1524. 5 (1)
[0056] 其中:INT是计算项的整数部分,Y表示年,M表示月,D表示天数需要用十进制计 算,而B可由下式计算:
[0058] 进而,计算儒略历书日JDE,儒略世纪JC,儒略历书世纪JCE
[0060] 其中 Δ T 为世界时(Universal Time)与协调世界时(Coordinated Universal Time)之间时间差值。
[0061] 儒略历书千年JME可由下式计算:
[0062] JME = JCE/10 (4)
[0063] 步骤S2,计算日心坐标地球经度、炜度和半径矢量。
[0064] 日心坐标地球经度L,日心坐标地球炜度B,半径矢量R可由如下公式获取。
[0066] 上式中,Ap C1的具体数值可在星历矩阵中通过查表法获取,η是LO在表中的 行数,用类似的方法可以计算LU L2、L3、L4、L5,日心坐标地球经度L由下式计算可得:
[0068] 类似上述的计算过程,可用同样的方式查表算出日心坐标地球炜度B、半径矢量 R0
[0069] 步骤S3,计算地心坐标地球经度和炜度
[0070] 根据下式计算地心经度Θ和地心炜度β :
[0072] 步骤S4,计算经度和倾斜角章动。
[0073] 结合星历表中的数据A1J1X1J 1和月球与太阳的平均距角X。、太阳的平均平近点 角X1、月球的平均平近点角X2、月球炜度参数X 3、春秋分时月球旋转轨道与黄道偏角X4,利用 下式可计算出每一行中的经度A φ JP倾斜角Δ ε 1<3
[0075] 则经度的章动Δ φ和倾斜角的章动Δ ε的计算公式如下:
[0077] 步骤S5,计算黄道实际倾斜角。
[0078] 黄赤交角ε可以通过黄道平均倾斜角ε。表示如下:
[0079] ε = ε 0/3600+Δ ε (10)
[0080] 步骤S6,计算校正偏差。
[0081] 采用下式校正偏差Λ τ :
[0082] Δ τ = -20. 4898/(3600 · R) (11)
[0083] 步骤S7,计算太阳经度。
[0084] 计算太阳视黄经λ为:
[0085] λ=θ+Δφ + Δτ (12)
[0086] 步骤S8,计算给定格林尼治时间平均恒星时。
[0087] 格林尼治视太阳时V使用平均恒星时V。表示如下:
[0088] V = V0+ Δ φ X cos ( ε ) (13)
[0089] 步骤S9,计算太阳赤经。
[0090] 将太阳赤经弧度α制限制在〇度到360度之间,计算公式如下:
[0092] 步骤S10,计算太阳赤炜。
[0093] 计算太阳赤炜δ表示如下:
[0094] δ = arc sin (sin β X cos ε+cos β X sin ε X sin λ ) (15)
[0095] 太阳在天球赤道北面时δ为正,太阳在天球赤道南面时δ为负,并将δ以度为 单位表示。
[0096] 步骤Sll计算观测点当地时间角。
[0097] 计算观测点的局部时间角H以格林尼治视太阳时V、观测点地理经度〇和太阳赤 经弧度α表示为:
[0098] H= V + σ -α (16)
[0099] 步骤S12,计算视日赤经。
[0100] 视日赤经差Δ α可以用赤道平面视差ξ和观测器的局部时间角H计算如下:
[0101]
[0102] 上式中妒为观测点炜度,E为观测点的海拔高度。
[0103] 那么视日赤经α '和视日偏差δ '可用太阳赤炜δ和太阳赤经α如下表示:
[0105] 步骤S13,计算视日时间角。
[0106] 视日时间角H'可通过观测点的局部时间角H与视日赤经差Δ α的差值获取。
[0107] 步骤S14,计算太阳天顶角和高度角。
[0108] 太阳的高度角Θ为理想太阳高度角e。和考虑空气折射偏差Ae之和。
[0110] 上式中P为观测点年平均气压,T为观测点年平均温度。
[0111] 太阳天顶角与太阳高度角符合互余的关系。
[0112] 步骤S15,计算太阳方位角。
[0113] 太阳方位角Γ可由下式表示:
[0115] 至此北半球上某一确定地点的太阳入射光线的高度角和方位角可通过上述步骤 实时获取,
[0116] 步骤102,根据当地GPS时钟(具体年月日时分秒)、时区、经炜度、气压、气温、海 拔高度等气象信息利用太阳运动算法计算出该地点时间的太阳光入射实时方向角与高度 角,如图4所示为本发明中太阳运动算法输入输出接口模块示意图,进而太阳光线信息作 为本发明定日镜姿态角度算法的输入参数数据
[0117] 步骤103,根据太阳入射光线的实时方位角和高度角、定日镜和塔的位置排布,建 立太阳光线与定日镜和塔的反射模型。
[0118] 对太阳能热发电而言,将太阳光线准确高效的收集至关重要,因此有必要将太阳 光、定日镜、接收塔综合建模,分析定日镜的控制策略。如图5为本发明中建立的定日镜自 动跟踪系统空间建模示意图,以地平面建立定日镜理论模型,将正东方向定义为坐标系X 轴正方向,将正北方向定义为坐标系Y轴正方向,将天顶方向定义Z轴正方向(符合坐标系 定义右手定则),XYZ坐标系原点0点为接收塔与X-Y水平面交点,假设接收塔塔顶高度为 h,定日镜中心点坐标为(x,y,0),可以利用向量法获取定日镜方位角辦与高度角Θ。
[0119] 在模型建立时需要做以下假设:1)由于在实际的太阳光入射过程中,太阳光线并 非完全平行,存在一个约32'微小的角度差,在距离较远时可能会出现一定的误差,建模时 需假定投射到定日镜上的所有太阳入射光线均为平行光;2)假设镜面平整光滑,镜面厚度 不计,镜面中心点与镜面的固定点之间两点重合,不存在机械偏差偏差。
[0120] 本发明中定日镜采用高度角-方位角的双轴跟踪方式,根据定日镜高度轴和方向 轴这两个轴,可以确定定日镜当前此刻的姿态,如图6所示为定日镜运动过程分析图,为了 简述方便,对其中参数定义如下:
[0121] ?:太阳入射光线法向量;
[0122] h太阳光线经定日镜反射到吸热器塔顶目标点向量;
[0123] 定日镜镜面的法向量,垂直于定日镜镜面;
[0124] Θ :定日镜的高度角,定日镜的镜面与水平面之间的夹角;
[0125] 梦:定日镜的方位角,定日镜镜面法向量与Y轴(正北方向)的夹角为定日镜的方 位角。
[0126] 步骤104,采用时控的方法计算定日镜方位角和高度角,实时调节镜面的角度。
[0127] 定日镜的姿态由高度角Θ和方位角供唯一确定,根据光学原理,为了保证定日镜 能将反射光线准确的投射到吸热器塔顶目标点上,根据计算好的太阳运动轨迹和定日镜当 前位置,只需确定定日镜的镜面法向量?即可完成追日。
[0128] 根据坐标系定义,由太阳照射到定日镜中心点B点,太阳光线入射单位向量;?.为:
[0130] 塔顶的坐标为(0,0,h),定日镜中心B点坐标为(x,y,0),那么从定日镜中心点反 射到吸热塔顶接收靶的方向单位向量F为:
[0132] 因为太阳入射光线经过定日镜实时反射到吸热塔接收靶上,那么定日镜的法线单 位向量《平分太阳入射光线单位向量和反射光线单位向量产,即:
[0134]
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1