㊀收稿日期:２０１９￣１０￣２５㊀㊀㊀㊀㊀
㊀作者简介：代波涛(１９６４￣)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎮ从事电站汽轮发电机控制系统研发工作ꎮ 代波涛ꎬ邵㊀琦ꎬ郭德军
(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司ꎬ哈尔滨１５００４６)
摘要：通过使用太阳的高度角和方位角两个参数ꎬ推导出槽式太阳能热发电技术中聚光镜的旋转公式和塔式太阳能热发电技术中定日镜的旋转公式ꎬ为后续针对太阳能热发电技术镜场控制的仿真模拟和控制系统的硬件设计提供了基础ꎮ 福美胂
关键词：太阳能热发电ꎻ槽式集热镜ꎻ塔式定日镜ꎻ旋转角度算法
分类号:ＴＭ６１５㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００１￣５８８４(２０２０)０２￣００９９￣０２
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＲｏｔａｔｉｏｎＡｎｇｌｅｆｏｒＨｅｌｉｏｓｔａｔｉｎＳｏｌａｒＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ＤＡＩＢｏ￣ｔａｏꎬＳＨＡＯＱｉꎬＧＵＯＤｅ￣ｊｕｎ
(ＨａｒｂｉｎＴｕｒｂｉｎｅＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄꎬＨａｒｂｉｎ１５００４６ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｄｕｃｅｓｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｃｏｎｄｅｎｓｅｒｌｅｎｓｉｎｓｌｏｔｓｏｌａｒｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｈｅｌｉｏｓｔａｔｉｎｔｏｗｅｒｓｏｌａｒｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｔｗｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｈｅｉｇｈｔａｎｇｌｅａｎｄａｚｉｍｕｔｈａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｓｕｎꎬｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｉｒｒｏｒｆｉｅｌｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｓｏｌａｒｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｏｌａｒｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎꎻｃｏｎｄｅｎｓｅｒｌｅｎｓꎻｈｅｌｉｏｓｔａｔｉｎｔｏｗｅｒꎻａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｒｏｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅ
pfa０㊀前㊀言
太阳能光热发电是利用聚光镜(定日镜)反射太阳光到集热器上加热集热器内部的工质(导热油或熔盐)ꎬ而后利用高温工质产生水蒸气ꎬ推动蒸汽轮机带动发电机旋转发电[１]ꎮ
与光伏发电无法在夜间发电对比ꎬ太阳能热发电站一般
配有能够积蓄热量的蓄热装置ꎬ装置内部一般为熔盐ꎬ能够在夜间通过蓄热装置中的高温熔盐持续产生蒸汽ꎬ保证发电的稳定性ꎮ因为太阳能热发电持续稳定的发电特点ꎬ使得太阳能热电站可以并入区域电网ꎬ从而实现大规模利用[２]ꎮ
我国 十三五 规划中明确指出ꎬ到２０２０年底ꎬ太阳能热
发电装机量达到５００万千瓦ꎮ因此ꎬ推进太阳能热发电相关技术的大规模研究和创新对电力设备制造企业有着极为重要的意义ꎮ
１㊀太阳位置的计算方法
在太阳能热发电站中ꎬ为提高镜场效率ꎬ需要精准控制定日镜聚光ꎬ因此ꎬ必须计算出太阳在控制周期内任意时刻的准确位置ꎮ太阳的瞬时位置在天文学上可以使用天球地平坐标系中的α(高度角)和ｚ(方位角)来表示ꎮ太阳高度角和方位角的计算则需要由太阳赤纬角δ和时角ｈ来决定ꎮ
１.１㊀太阳赤纬角和时角
太阳赤纬角δ是地球赤道平面与太阳和地球的中心连
线之间的夹角ꎮ该夹角以年为周期ꎬ在＋２３ʎ２６ᶄ与－２３ʎ２６ᶄ范围内移动ꎬ成为季节的标志ꎮ
由库伯(Ｃｏｏｐｅｒ)方程ꎬ计算太阳赤纬角δ的公式为[３]:
巴以冲突δ＝２３.４５ｓｉｎ３６０３６５
(２８４＋Ｎ)
[]
式中ꎬＮ为一年中的第Ｎ天ꎮ
太阳时角的计算公式为[４]:
ｈ＝(１２－Ｔ)１５
式中ꎬＴ为当地时间ꎮ
１.２㊀太阳高度角和方位角
在地平坐标系中ꎬ太阳的位置信息是使用太阳的高度角
和方位角来确定ꎮ太阳的高度角是指太阳的直射光线与地平面之间的夹角ꎻ太阳的方位角是指太阳光线在地平面的投影与正南(或正北)方向的夹角ꎬ如图１所示
曲率驱动
ꎮ
图１㊀太阳的高度角和方位角示意图
经过推导可以得到太阳高度角的计算公式为[５]:ｓｉｎα＝ｓｉｎＬｓｉｎδ＋ｃｏｓＬｃｏｓδｃｏｓｈ
式中ꎬα为太阳的高度角ꎻＬ为当地纬度ꎻδ为赤纬角ꎻｈ为时角ꎮ
第６２卷第２期汽㊀轮㊀机㊀技㊀术Ｖｏｌ.６２Ｎｏ.２
２０２０年４月
ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
事业单位登记管理暂行条例
Ａｐｒ.２０２０
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