(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210976314.X (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 山东电力建 设第三工程有限公司 地址 266100 山东省青岛市崂山区同安路 882-1号鸿泰大厦 (72)发明人 李涛　王东详　王仁宝　宋秀鹏　 (74)专利代理 机构 青岛华慧泽专利代理事务所 (普通合伙) 37247 专利代理师 赵梅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/15(2006.01) (54)发明名称 一种计算塔式光热电站中吸热塔对镜场 的 阴影效率的方法 (57)摘要 本发明涉及塔式光热站技术领域， 具体地 说， 涉及一种计算塔式光热电站中吸热塔对镜场 的阴影效率的方法。 包括： 获取定日镜位置和顶 点坐标； 计算出每个定日镜对应的目标点， 同时 计算每个定日镜的法向量并归一化； 计算太阳关 于吸热塔对称的位置； 求出法向量与定日镜到太 阳之间的夹角， 得到此时每个定日镜对应的反射 光线； 将吸热塔抽象成一个四边形平面并求解； 计算吸热塔倒影对定日镜的遮挡并标记， 计算吸 热塔对定日镜的阴影效率。 本发 明设计是基于逆 阴影方法提出的， 可以更加准确的进行塔式太阳 能热发电的设计； 利用逆阴影的思想计算吸热塔 对定日镜的遮挡效率， 更加容易理解； 同时， 基于 空间解析几何思想的计算方法使用范围更广。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115438469 A 2022.12.06 CN 115438469 A 1.一种计算塔式光热电站中吸热塔对镜场的阴影效率的方法， 其特征在于： 包括如下 步骤： S1、 进行定日镜 镜场的几何布置， 获取定日镜位置坐标和顶点 坐标； S2、 根据吸热塔的塔高和形状， 根据就近原则或者其他原则计算出每个定日镜对应的 目标点， 根据太阳 的位置， 利用反射定理得到定日镜到太阳、 定日镜到目标点之间的夹角， 同时计算每 个定日镜的法向量并将其归一 化成为单位向量； S3、 根据太阳位置， 计算太阳关于吸热塔对称的位置； S4、 根据新的太阳位置向量、 每个定日镜的法向量， 求出法向量与定日镜到太阳之间的 夹角， 再利用反射定理得到此时每 个定日镜对应的反射 光线； S5、 将吸热塔抽象成一个四边形平面， 根据吸热塔的塔高以及位置， 得到平面的四个顶 点并将四个顶点的坐标代入到平面方程中， 最终求得四个顶点围成的平面； S6、 计算吸热塔倒 影对定日镜的遮挡， 并标记出被遮挡的定日镜， 进而计算吸热塔对定 日镜的阴影效率。 2.根据权利要求1所述的计算塔式光热电站中吸热塔对镜场的阴影效率的方法， 其特 征在于： 所述步骤S1中， 进 行定日镜镜场的几何布置， 获取定日镜位置坐标和顶点坐标的具 体方法为： 根据塔式太阳能光热电站的场 地条件、 定日镜的设计参数、 设计功效等进行镜场布置， 获取每个定 日镜的编号i＝1,2,...,N， 设中心位置坐标为Hi＝(Hxi,Hyi,Hzi)， 每个定 日镜 的顶点坐标HDi1,HDi2,...,HDim； 其中HDik＝(Dxik,Dyik,Dzik)为第i个定日镜的第k个顶点的XYZ坐标， N为定日镜的数量； m为定日镜的顶点个数， 常见的定日镜为长方 形即4个顶点， 默认采用地 面坐标系。 3.根据权利要求2所述的计算塔式光热电站中吸热塔对镜场的阴影效率的方法， 其特 征在于： 所述 步骤S2的具体算法包括如下： 根据吸热塔的塔 高和形状， 根据就近原则或者其他原则计算出每个定日镜对应的目标 点， 设为AP1， AP2， ...， APn， 其中目标点APi＝(Axi， Ayi， Azi)， 根据太阳的位置S＝(az， el)， 利 用反射定理得到 定日镜到太阳、 定日镜 到目标点之间的夹角： 同时计算每 个定日镜的法向量： 其中S＝(sin(a幻sin(el)， cos(a幻sin(el)， cos(el))为太阳单位向量， az是太阳方位 角， el为太阳高度角， 符号 ·为太阳的内积运 算； 最后再将求得的 归一化成为单位向量。 4.根据权利要求3所述的计算塔式光热电站中吸热塔对镜场的阴影效率的方法， 其特 征在于： 所述 步骤S3中， 根据太阳位置， 计算太阳关于吸热塔对称的位置的具体方法为： 取某时刻太阳位置(az， el)， 其中az为太阳方位角， el为太阳高度角， 根据光的直射定 律以及塔式光热镜场的布置， 得到关于吸热塔对称的位置： (az+π， el)， 标记为新的太阳位权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115438469 A 2置， 化作单位向量表示 为： S′＝(‑sin(az)sin(el)，‑cos(az)si n(el)， cos(el) )。 5.根据权利要求4所述的计算塔式光热电站中吸热塔对镜场的阴影效率的方法， 其特 征在于： 所述 步骤S4的具体算法包括如下： 根据据新的太阳位置向量S ′， 每个定日镜的法向量 求出法向量与定日镜到太阳之间 的夹角： 利用反射定理得到此时每 个定日镜对应的反射 光线： 记为： 根据空间解析 几何的相关知识， 分别建立过点HDik＝(Dxik， Dyik， Dzik)， 以 为方向向量 的直线方程： 6.根据权利要求5所述的计算塔式光热电站中吸热塔对镜场的阴影效率的方法， 其特 征在于： 所述 步骤S5的具体算法包括如下： 将吸热塔抽象成一个四边形平面， 根据吸热塔的塔 高以及位置， 得到平面的四个顶点， 分别为： T1＝(x1， y1， z1)＝(cos(az)*L， ‑sin(az)*L， 0)； T2＝(x2， y2， z2)＝＝(‑cos(az)*L， si n(az)*L， O)； T3＝(x3， y3， z3)＝(cos(az)*L， ‑sin(az)*L， T)； T4＝(x4， y4， z4)＝(‑cos(az)*L， si n(az)*L， T)； 其中L为上塔底部直径长度， T为塔的高度， 然后将四个顶点的坐标代入到平面方程中： 求得四个顶点围成的平面 为： Ax+By+Cz+D＝0。 7.根据权利要求6所述的计算塔式光热电站中吸热塔对镜场的阴影效率的方法， 其特 征在于： 所述 步骤S6中， 计算吸热塔倒影对定日镜的遮挡的具体方法为： 对于定日镜i， 计算以 为方向向量， 过它顶点HDik的直线方程是否能穿过吸热塔平面， 即：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115438469 A 3