Journal de chimie physique et biophysique
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Abstrait

Conception d'optimisation du champ d'héliostats basée sur les algorithmes de Monte Carlo et PSO

Bin Zhao*, Xia Jiang, Yi Wu

La technologie de production d'énergie solaire thermique à tour est une nouvelle technologie d'énergie propre à faible émission de carbone et respectueuse de l'environnement. Dans cet article, basé sur le modèle d'algorithme de Monte Carlo et l'algorithme d'optimisation par essaim de particules (PSO), le modèle d'optimisation du champ de miroirs d'héliostat est construit, ce qui est d'une grande importance pratique pour améliorer efficacement l'efficacité de la collecte et de la conversion de l'énergie solaire et promouvoir le développement durable de l'énergie propre.

Tout d'abord, cet article visualise d'abord les données de coordonnées de chaque héliostat attaché dans le système de coordonnées spatiales, et effectue un filtrage et un nettoyage préliminaires des données. Ensuite, combinés aux conditions connues du sujet et à la formule de l'annexe pour déterminer l'efficacité d'occlusion d'ombre (η _sb ), l'efficacité cosinus (η _cos ), la transmittance atmosphérique (η _at) , l'efficacité de troncature du collecteur (η _trunc ) et la réflectance du miroir (η _ref ) et d'autres valeurs de 5 paramètres, ces valeurs de paramètres dans la formule de calcul de l'efficacité optique de l'hélioscope, pour résoudre l'efficacité optique moyenne au 21 ^de chaque mois, Ensuite, l'efficacité optique moyenne sur 12 mois est calculée, et l'efficacité optique annuelle moyenne du champ de l'héliostat est de 0,4512. De même, la puissance thermique moyenne annuelle du champ d'héliostats est calculée à 27,5713 MW en utilisant la formule de calcul de la puissance thermique moyenne annuelle du champ d'héliostats, puis en divisant la puissance thermique moyenne annuelle par la somme des surfaces de miroir de tous les héliostats de l'ensemble du champ (il y a 1745 héliostats et la surface de chaque miroir est de 36 m ² ). Enfin, la puissance thermique moyenne annuelle par unité de surface de miroir est de 0,4401 kW/m ² .

Deuxièmement, cet article utilise le modèle direct de Monte Carlo et l’algorithme PSO pour construire un modèle mathématique de conception d’optimisation du champ de miroir d’héliostat. La hauteur du miroir n'est pas supérieure à la largeur du miroir, la longueur du côté du miroir est comprise entre 2 m et 8 m, la hauteur d'installation est comprise entre 2 m et 6 m, le miroir ne sera pas en contact avec le sol lors de la rotation autour de l'axe horizontal, la distance entre les centres de base des deux miroirs adjacents doit être au moins 5 m supérieure à la largeur du miroir, l'hélioscope n'est pas installé dans la zone circulaire de 100 m autour de la tour endothermique, et le rayon du champ d'hélioscope de l'ensemble du cercle est de 350 m, les paramètres de taille de chaque hélioscope et la hauteur d'installation sont les mêmes, la puissance thermique moyenne annuelle nominale du champ d'héliostat n'est pas inférieure à 60 MW comme condition de contrainte, la coordonnée de position de la tour d'absorption, la taille de l'héliostat, la hauteur d'installation, le nombre d'héliostats et la position de l'héliostat sont pris comme paramètres de conception, et la maximisation de la puissance thermique moyenne annuelle par unité de surface de miroir est prise comme fonction objective. Après avoir entré le modèle, les paramètres de conception optimaux sont résolus comme suit : la coordonnée de position de la tour d'absorption est (0, -200), la taille de l'héliostat est de 3,5 m × 3,5 m, la hauteur d'installation est de 2 m, le nombre total d'héliostat est de 8440 et la superficie totale est de 103390 m ² .

Enfin, sur la base de la deuxième étape, la zone d'installation de l'hélioscope est divisée en quatre zones annulaires. L'hélioscope dans la même zone a la même taille et la même hauteur d'installation, tandis que l'hélioscope dans différents anneaux a une taille et une hauteur d'installation différentes, de manière à optimiser efficacement les valeurs des paramètres d'efficacité de troncature et d'efficacité d'occlusion d'ombre. Les paramètres de conception optimaux dans chaque anneau peuvent être obtenus en utilisant le modèle d'optimisation établi.