Журнал физической химии и биофизики
Открытый доступ
ISSN: 2161-0398
ISSN: 2161-0398
Бин Чжао*, Ся Цзян, И У
Технология получения тепловой энергии на основе башенной солнечной энергии — это новая низкоуглеродная и экологически чистая технология получения чистой энергии. В данной статье на основе модели алгоритма Монте-Карло и алгоритма оптимизации роя частиц (PSO) построена модель оптимизации зеркального поля гелиостата, которая имеет большое практическое значение для эффективного повышения эффективности сбора и преобразования солнечной энергии и содействия устойчивому развитию чистой энергии.
Прежде всего, эта статья сначала визуализирует данные координат каждого гелиостата, прикрепленного в пространственной системе координат, и выполняет предварительную проверку и очистку данных. Затем в сочетании с известными условиями в теме и формулой в приложении для определения эффективности теневой окклюзии (η sb ), косинусной эффективности (η cos ), атмосферного пропускания (η at) , эффективности усечения коллектора (η trunc ) и зеркального отражения (η ref ) и других 5 значений параметров, эти значения параметров вводятся в формулу расчета оптической эффективности гелиоскопа, чтобы решить среднюю оптическую эффективность на 21-е число каждого месяца. Затем вычисляется средняя оптическая эффективность за 12 месяцев, и средняя годовая оптическая эффективность поля гелиостата составляет 0,4512. Аналогично, средняя годовая выходная тепловая мощность поля гелиостата рассчитывается как 27,5713 МВт, используя формулу расчета выходной тепловой мощности поля гелиостата, а затем делим среднегодовую тепловую мощность на сумму площадей зеркал всех гелиостатов во всем поле (всего гелиостатов 1745, площадь каждого зеркала 36 м2 ) . Наконец, средняя годовая выходная тепловая мощность на единицу площади зеркала составляет 0,4401 кВт/ м2 .
Во-вторых, в данной статье используется прямая модель Монте-Карло и алгоритм PSO для построения математической модели оптимизации конструкции зеркального поля гелиостата. Высота зеркала не больше ширины зеркала, длина боковой стороны зеркала составляет от 2 м до 8 м, высота установки составляет от 2 м до 6 м, зеркало не будет соприкасаться с землей при вращении вокруг горизонтальной оси, расстояние между центрами оснований соседних двух зеркал должно быть как минимум на 5 м больше ширины зеркала, гелиоскоп не устанавливается в круговой зоне радиусом 100 м вокруг эндотермической башни, а радиус поля гелиоскопа всего круга составляет 350 м, размерные параметры каждого гелиоскопа и высота установки одинаковы, номинальная среднегодовая выходная тепловая мощность поля гелиостата составляет не менее 60 МВт в качестве условия ограничения, координата положения поглощающей башни, размер гелиостата, высота установки, количество гелиостатов и положение гелиостата принимаются в качестве проектных параметров, а максимизация среднегодовой выходной тепловой мощности на единицу площади зеркала принимается в качестве целевой функции. После ввода модели оптимальные параметры конструкции решаются следующим образом: координата положения абсорбционной башни (0, -200), размер гелиостата 3,5 м × 3,5 м, высота установки 2 м, общее количество гелиостатов 8440, общая площадь 103390 м2 .
Наконец, на основе второго шага область установки гелиоскопа делится на четыре кольцевые области. Гелиоскоп в одной области имеет одинаковый размер и высоту установки, в то время как гелиоскоп в разных кольцах имеет разный размер и высоту установки, чтобы эффективно оптимизировать значения параметров эффективности усечения и эффективности окклюзии тени. Оптимальные параметры конструкции в каждом кольце можно получить, используя установленную модель оптимизации.