塔式太陽能熱電系統(tǒng)定日鏡場(chǎng)光學(xué)仿真與應(yīng)用研究

【摘要】：塔式太陽能熱發(fā)電作為一種理想的大規(guī)模發(fā)電方式,越來越受到各國重視。由于聚光子系統(tǒng)為塔式太陽能熱電系統(tǒng)提供所需的太陽能,是實(shí)現(xiàn)太陽能熱發(fā)電的基礎(chǔ),同時(shí)在整個(gè)系統(tǒng)中投資成本高,因此研究人員已經(jīng)對(duì)聚光子系統(tǒng)的仿真進(jìn)行了大量的研究工作。但目前仍存在一些問題：現(xiàn)有的仿真軟件對(duì)于不同類型的鏡場(chǎng)通用性較差,并且對(duì)鏡面數(shù)量多或采用復(fù)雜光學(xué)模型時(shí)無法兼顧仿真速度和精度；另一方面,現(xiàn)有的仿真研究大多針對(duì)鏡場(chǎng)設(shè)計(jì),缺少對(duì)電站運(yùn)行方面的探索。 針對(duì)上述問題,本文對(duì)鏡場(chǎng)光學(xué)仿真的實(shí)現(xiàn)、算法加速和仿真程序的應(yīng)用進(jìn)行了研究,取得的主要成果如下： 1.對(duì)太陽光傳播過程中涉及的包括鏡場(chǎng)、集熱器等元素進(jìn)行描述,分析定日鏡場(chǎng)光學(xué)效率的組成和意義,在逐一求解單面定日鏡效率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)鏡場(chǎng)效率的計(jì)算,并進(jìn)行了正確性驗(yàn)證。 2.利用圖形處理器(GPU)和CUDA計(jì)算平臺(tái),對(duì)鏡場(chǎng)效率計(jì)算方法進(jìn)行了并行化的研究,實(shí)現(xiàn)了效率計(jì)算的并行加速,在保證精度的前提下提高了計(jì)算速度。 3.在鏡場(chǎng)并行仿真程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行了定日鏡場(chǎng)調(diào)度的研究,在開環(huán)和閉環(huán)情況下,提出不同的鏡場(chǎng)調(diào)度策略,并進(jìn)行了模擬分析,結(jié)果表明了調(diào)度策略的有效性。 4.研究了非平行光的傳播模型,使用離散卷積結(jié)合像投影方法,對(duì)單一光源成像光斑、單鏡面及多鏡面成像進(jìn)行了仿真,同時(shí)給出了溢出效率的計(jì)算方法。 【關(guān)鍵詞】：塔式太陽能熱電系統(tǒng) GPU 并行計(jì)算 光學(xué)效率 集熱器成像 鏡場(chǎng)調(diào)度
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.1.1 塔式太陽能熱電系統(tǒng)簡(jiǎn)介12-13
• 1.1.2 塔式太陽能電站國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.2 塔式太陽能電站聚光系統(tǒng)的仿真現(xiàn)狀介紹14-19
• 1.2.1 聚光系統(tǒng)的仿真現(xiàn)狀及趨勢(shì)14-18
• 1.2.2 現(xiàn)有仿真研究中存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)18-19
• 1.3 本研究的主要內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)19-22
• 第二章 基于平行光假設(shè)的鏡場(chǎng)效率計(jì)算22-44
• 2.1 引言22
• 2.2 塔式太陽能電站聚光系統(tǒng)描述22-26
• 2.2.1 太陽位置的計(jì)算23-24
• 2.2.2 定日鏡場(chǎng)的表示24
• 2.2.3 定日鏡頂點(diǎn)坐標(biāo)的求取24-26
• 2.3 定日鏡場(chǎng)光學(xué)效率的組成及意義26-28
• 2.4 基于平行光假設(shè)的鏡場(chǎng)效率計(jì)算方法28-39
• 2.4.1 效率計(jì)算獨(dú)立性分析28-29
• 2.4.2 余弦及大氣透射效率的計(jì)算方法29-30
• 2.4.3 S&B效率的計(jì)算方法30-39
• 2.5 MATLAB仿真結(jié)果39-43
• 2.5.1 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)39
• 2.5.2 仿真結(jié)果39-43
• 2.6 本章小結(jié)43-44
• 第三章 基于GPU并行計(jì)算的鏡場(chǎng)仿真加速44-64
• 3.1 引言44
• 3.2 GPU簡(jiǎn)介44-47
• 3.3 CUDA統(tǒng)一計(jì)算架構(gòu)47-51
• 3.3.1 CUDA介紹47
• 3.3.2 CUDA編程模型47-51
• 3.4 基于CUDA的塔式太陽能效率計(jì)算51-59
• 3.4.1 可并行內(nèi)容的確定51-52
• 3.4.2 S&B效率計(jì)算的CUDA實(shí)現(xiàn)52-59
• 3.5 仿真結(jié)果及分析59-62
• 3.5.1 仿真環(huán)境59
• 3.5.2 結(jié)果及分析59-62
• 3.6 本章小結(jié)62-64
• 第四章 基于仿真程序的鏡場(chǎng)調(diào)度64-78
• 4.1 引言64
• 4.2 鏡場(chǎng)調(diào)度研究64-69
• 4.2.1 鏡場(chǎng)調(diào)度原理及必要性64-66
• 4.2.2 基于鏡場(chǎng)效率仿真的調(diào)度分析66-69
• 4.3 仿真結(jié)果及分析69-76
• 4.3.1 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)69-71
• 4.3.2 仿真結(jié)果71-76
• 4.4 本章小結(jié)76-78
• 第五章 基于非平行光模型的鏡場(chǎng)光學(xué)仿真78-92
• 5.1 引言78
• 5.2 發(fā)散光及太陽形狀介紹78-81
• 5.2.1 太陽光發(fā)散原因介紹78-79
• 5.2.2 Solar Disk79-80
• 5.2.3 DNI與太陽常數(shù)80-81
• 5.3 溢出效率及集熱器入口成像計(jì)算81-87
• 5.3.1 Solar Disk分布求取82-85
• 5.3.2 錐形光投影的離散卷積法85-87
• 5.4 仿真結(jié)果及分析87-91
• 5.4.1 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)87-88
• 5.4.2 結(jié)果及分析88-91
• 5.5 本章小結(jié)91-92
• 第六章 結(jié)論與展望92-94
• 6.1 全文總結(jié)92
• 6.2 未來展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-100
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果100

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

太陽能熱發(fā)電技術(shù)    張耀明;

塔式太陽能熱發(fā)電站鏡場(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)    魏秀東;盧振武;林梓;王志峰;

太陽自動(dòng)跟蹤器的研究    孫茵茵,鮑劍斌,王凡

塔式太陽能熱電站定日鏡集光系統(tǒng)的計(jì)算    王錦俠

幾種太陽位置計(jì)算方法的比較研究    王炳忠,湯潔

太陽光不平行度對(duì)太陽能聚集性能影響的數(shù)值研究    杜勝華;夏新林;唐堯;

太陽方位角的公式求解及其應(yīng)用    賀曉雷;于賀軍;李建英;丁蕾;

塔式系統(tǒng)定日鏡場(chǎng)的熱經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計(jì)    張宏麗;Isabelle Juchli;Daniel Favrat;Xavier Pelet;

太陽能定日鏡結(jié)構(gòu)基于頻域的風(fēng)振響應(yīng)分析    宮博;李正農(nóng);吳紅華;王鶯歌;王志峰;

我國近50年來太陽直接輻射資源基本特征及其變化    趙東;羅勇;高歌;祝昌漢;

塔式太陽能定日鏡聚光成像策略研究與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    姚夢(mèng)凱

高性能塔式太陽能定日鏡控制系統(tǒng)研究    劉化果

跟蹤式光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能分析    高亮;蔡世俊;高鵬;李果華;施正榮;朱拓;

太陽能電池板雙軸跟蹤能量增效的研究    馬慧慧;白連平;

碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)    劉巍;王宗超;

基于MSP430的太陽光源跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    徐艾;廉春原;

湖北省咸寧市光伏電站太陽能資源評(píng)價(jià)    成馳;陳正洪;李芬;崔新強(qiáng);盧勝;

太陽能任意方位跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)    梁勇;梁維銘;

全氣候下的太陽跟蹤器研究    朱艷偉;石新春;但揚(yáng)清;

光伏電站防雷裝置與熱斑效應(yīng)分析    楊仲江;蔡然;徐彬彬;

中國陸地太陽能資源開發(fā)潛力區(qū)域分析    李柯;何凡能;

智能型太陽能充電電路設(shè)計(jì)    馮顯爭(zhēng);李訓(xùn)銘;

一種自然柔順式光伏太陽能電池智能控制系統(tǒng)    董靜;孫鳳池;武濤;

An Automatic and Efficient Solar Charging System    

我國的太陽能資源——直接輻射    趙東;羅勇;高歌;祝昌漢;

基于均一性檢驗(yàn)的四川省日照變化規(guī)律研究    李金建;秦寧生;孫善磊;周天華;

基于虛擬儀器的雙軸太陽跟蹤系統(tǒng)    李鵬;廖錦城;蔡蘭蘭;吳賀利;楊培環(huán);

直流爐水冷壁數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用    張偉;周建章;王欣;

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

中國地面太陽輻射長(zhǎng)期變化特征及短期預(yù)報(bào)方法研究    馬金玉

太陽能熱光伏系統(tǒng)機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究    陳雪

槽式太陽能直接蒸汽熱發(fā)電系統(tǒng)性能分析與實(shí)驗(yàn)研究    楊賓

典型光學(xué)系統(tǒng)表面光譜輻射傳輸及微尺度效應(yīng)    帥永

與建筑一體化太陽能雙效集熱器系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究    羅成龍

碟式聚光太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研制    李鐵

基于非成像原理的菲涅耳光伏聚光系統(tǒng)的研究    趙會(huì)富

太陽能利用中的熱物理基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)研究    王剛

西北日光溫室傳熱學(xué)簡(jiǎn)化模型構(gòu)建及溫光高效新結(jié)構(gòu)初探    張勇

一種新型的太陽能光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的研究    劉鳳龍

太陽能高效吸熱陶瓷材料的研究    劉孟

太陽能LED照明系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    周婷婷

基于單片機(jī)的太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)研究    路曉

基于CFX太陽能追日器風(fēng)載仿真    馮東亮

塔式定日鏡跟蹤控制系統(tǒng)的研究    馬建華

基于虛擬儀器的太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    張文青

太陽光室內(nèi)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    李建鵬

太陽能光伏電站自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研究    李枝玖

自動(dòng)跟蹤式獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    徐靜

太陽能熱發(fā)電技術(shù)    紀(jì)獻(xiàn)兵;蒲紹選;謝建;李云蒼;劉滔;

a-SiC/c-Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池設(shè)計(jì)分析    林鴻生,段開敏,馬雷

一種基于四象限光電探測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)新方法    王秀青;徐德;譚民;劉云;

單軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的研究    樊峰鳴,馬良濤

DCS與PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分析    周學(xué)慧,袁奕,羅永濤

我國地面太陽輻射量的時(shí)空變化研究    查良松

槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展    羅智慧;龍新峰;

太陽輻射時(shí)空分布的多因子計(jì)算    朱志輝

我國太陽能分布的非線性回歸模式    朱志輝

大容量超臨界直流鍋爐鍋內(nèi)過程全工況實(shí)時(shí)仿真數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性    徐二樹,李恕康,孫志英,宋之平

塔式定日鏡跟蹤控制系統(tǒng)的研究    馬建華

太陽能利用的跟蹤與聚集系統(tǒng)研究    張寶星

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究    張化德

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集成及性能優(yōu)化    宿建峰

高性能塔式太陽能定日鏡控制系統(tǒng)研究    劉化果

拉伸薄膜定日鏡    崔革軍;

二次反射定日鏡太陽爐    劉淑玲;劉志明;鐘山;

長(zhǎng)城外的“太陽塔”    謝博識(shí);王疆煒;何龍;

塔式太陽能定日鏡控制系統(tǒng)綜述    王孝紅;劉化果;

主動(dòng)式導(dǎo)光系統(tǒng)在南市電廠的實(shí)施    李釗明;

利用小鏡陣列聚光太陽能系統(tǒng)的研究    馬佩杰;汪知恩;

太陽能熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析    趙世杰

太陽能定日鏡結(jié)構(gòu)基于頻域的風(fēng)振響應(yīng)分析    宮博;李正農(nóng);吳紅華;王鶯歌;王志峰;

塔式太陽能熱發(fā)電站定日鏡面形檢測(cè)專用儀器的研制    許文斌;盧振武;張紅鑫;劉華;

太陽能塔式熱發(fā)電系統(tǒng)定日鏡控制    方茂成;王平;

地下和無窗建筑定日鏡導(dǎo)光管采光照明的試驗(yàn)研究    張志勇;張立京;徐寧;

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)研究進(jìn)展    張耀明;劉德有;張文進(jìn);卞新高;

太陽能定日鏡結(jié)構(gòu)風(fēng)載體型系數(shù)的風(fēng)洞試驗(yàn)研究    宮博;李正農(nóng);王鶯歌;李秋勝;

定日鏡結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)分析    王鶯歌;李正農(nóng);宮博;

塔式太陽能聚光系統(tǒng)太陽影像仿真及能量中心計(jì)算    劉宇;許芬;

定日鏡風(fēng)壓、風(fēng)環(huán)境CFD數(shù)值模擬研究    盧春玲;李正農(nóng);李秋勝;

塔式太陽能聚光系統(tǒng)太陽影像仿真及能量中心計(jì)算    劉宇;許芬;

塔式太陽能熱發(fā)電廠的定日鏡有效利用率計(jì)算    郭蘇;劉德有;

分隔縫對(duì)定日鏡風(fēng)荷載和風(fēng)效應(yīng)的影響    李正農(nóng);宮博;王鶯歌;王志峰;蘇萬林;劉艷萍;

定日鏡結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析    宮博;李正農(nóng);王鶯歌;王志峰;

陽光經(jīng)濟(jì)和能源革命    中國工程院院士 張耀明

打造“陽光三峽”，值得江蘇花錢    孫巡

思想有多遠(yuǎn)，我們就能走多遠(yuǎn)    本報(bào)駐浙江記者 董波

江寧太陽能電站將試發(fā)電，一度一元    實(shí)習(xí)生 李智勇 本報(bào)記者 侯靜

谷歌投資太陽能發(fā)電技術(shù)    劉霞

八達(dá)嶺太陽能電站定日鏡安裝完畢    記者 于麗爽　通訊員 王文蘭

捕捉最大量的太陽能    本報(bào)記者 李禾

大規(guī)模利用太陽能時(shí)代即將到來    何祚庥

皇明：建設(shè)太陽能試驗(yàn)發(fā)電站    本報(bào)記者 李禾

10朵“向日葵”,收集陽光照亮未來館    本報(bào)記者 馬海鄰

定日鏡和幕墻結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能研究    宮博

塔式太陽能定日鏡結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性及風(fēng)致響應(yīng)研究    王鶯歌

多定日鏡風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬    孫進(jìn)

高性能塔式太陽能定日鏡控制系統(tǒng)研究    劉化果

塔式定日鏡姿態(tài)角的最優(yōu)估計(jì)    王凱迪

塔式太陽能定日鏡定日精度在線測(cè)量技術(shù)研究    任凱

定日鏡結(jié)構(gòu)的模態(tài)及靜力優(yōu)化分析    梁笑寒

塔式定日鏡受風(fēng)載荷和跟蹤誤差影響的聚光效率特性研究    陸永亞

塔式太陽能熱發(fā)電定日鏡自適應(yīng)控制研究    王雨

塔式太陽能熱電系統(tǒng)定日鏡場(chǎng)光學(xué)仿真與應(yīng)用研究    謝飛

塔式太陽能定日鏡聚光成像策略研究與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    姚夢(mèng)凱

塔式定日鏡跟蹤控制系統(tǒng)的研究    馬建華