Расчет коэффициент эффективности использования гелиостатов солнечной электростанции башенного типа (фактор косинуса - )Ответ

Оптическая система солнечной электростанции башенного типа обладает всеми чертами сложных технических систем, нормальная работа, которой возможна лишь при строго сбалансированном учете множества разнородных ограничений, взаимопротивоположных эффектов и противоречивых требований, предъявляемых к ним в процессе их функционирования.

Так, например, достижение высокого коэффициента концентрации потока излучения требует размещения большого числа отражателей на возможно меньшей площади вокруг башни с центральным приемником. В то же время плотное расположение единичных отражателей в зеркальном поле приводит к их взаимному затенению и блокировке. С другой стороны, это ведет к значительным дополнительным расходам, связанным с увеличением числа автономных систем ориентации единичных зеркал и увеличивает неоднородность поля энергетической освещенности на поверхности СПГ.

Таким образом, потери потока излучения в оптической системе должны рассматриваться как реальный фактор, сопутствующий ее нормальному функционированию, который не может быть устранен односторонними мерами.

Поэтому при построении модели поля гелиостатов СЭС рассмотрим те категории факторов оптической системы, на уровень которых мы можем активно влиять.

Это следующие факторы:

- фактор косинуса;

æ_з - фактор затенения;

æ_б - фактор блокировки;

æ_з,б - фактор затенения и блокировки.

С другой стороны фактор косинуса характерезует коэффициент эффективности использования гелиостатов -h.

Фактор косинуса -

Задачей модели поля гелиостатов является выявление, описание, визуализация и количественная характеристика закономерностей, определяющих эффективность использования зеркальной поверхности т.е. коэффициент эффективности использования гелиостатов -h.

В дальнейшем существует возможность варьировать конструктивные геометрические параметры систем можно определить, величины æ_з,, æ_б, которые могут иметь как мгновенные значения, относящиеся к данному моменту времени, так и значения, усредненные по дневному, сезонному, годичному циклу работы СЭС.

Одной из важных характеристик оптической системы является коэффициент эффективности использования гелиостатов -h (фактор косинуса ), характеризующий степень использования зеркальной поверхности следящих гелиостатов.

На поле гелиостатов в каждый данный момент времени наиболее эффективно работают те зеркала, для которых направления на Солнце и на приемник близки. Они почти перпендикулярны лучам и перехватывают максимально возможную часть первичного потока. Таким образом, под фактором косинуса с энергетической точки зрения подразумевается уменьшение количества прямого солнечного излучения, падающего на единицу поверхности наклонного зеркала, по сравнению с количеством излучения, падающего на единицу поверхности зеркала, перпендикулярного к направлению солнечных лучей.

На СЭС позиции зеркал фиксированы, а изменяется лишь их ориентация. Зеркала ориентируются так, чтобы при изменении направления падающих лучей, обусловленного видимым перемещением Солнца, направление отраженных потоков оставалось бы постоянным для каждого гелиостата и совпадало с направлением на центральный приемник (рис 10.1).

При этом ход главного луча образует плоскость, проходящую через три точки пространства: центр видимого солнечного диска, центр зеркальной поверхности гелиостата и прицельной точкой приемника.

Для поддержания такой трансформации хода лучей гелиостаты снабжены механизмами ориентации и автоматическими устройствами,

Ход лучей в системе «Солнце- Гелиостат-Приемник» изменяющими ориентацию каждого гелиостата так, чтобы вектор нормали зеркала в любой момент времени совпадал с биссектрисой плоского угла между направлениями гелиостат-Солнце и гелиостат-приемник (СПГ).

Итак, ориентация гелиостата в поле однозначно определяется тремя единичными векторами: .

Для отыскания соотношения этих векторов ( - единичный вектор Солнца, - единичный вектор нормали к плоскости данного гелиостата, - единичный вектор отражаемого луча) используются свойства зеркального отражения луча.

Падающий и отраженный от зеркальной поверхности гелиостата луч, а также нормаль к поверхности гелиостата в точке падения луча лежат в одной плоскости, поэтому расчетная модель поля гелиостатов жестко связана с моделью движения Солнца.