塔式太阳能热发电站仿真

【摘要】：太阳能是一种可再生的清洁能源,如何应用太阳能解决能源和污染问题是当前的重要研究方向。塔式太阳能热发电技术作为理想的大规模发电方式,其应用前景十分广阔。其中聚光镜场设计是电站设计的核心,但是目前可查的聚光镜场设计方法中存在不完善的问题。同时,三维视景仿真技术日益成熟,其应用从最开始的军工领域推广到工业设计、医疗、教学等众多领域中,并推动对应领域的发展。本论文对塔式太阳能热发电站聚光镜场设计方法与定日镜聚光追日过程进行研究分析,并且结合三维视景仿真技术的优势和特点,应用Pro/E、MultiGen Creator、Vega Prime及Visual Studio软件建立基于MFC的可视化聚光镜场视景仿真系统。本论文的主要成果有以下几点：1.通过调研国内外文献,提出了以放射状栅格法为理论基础的辐射网格状聚光镜场排布方式,在此基础上建立定日镜位置坐标的数学模型,形成了较为完善的聚光镜场设计方法。该布置方法较为有效的避免较大的光学损失。2.通过对太阳运行轨迹的分析,建立了以太阳高度角和方位角为指标的太阳运动模型并验证该运行算法的有效性。进一步分析定日镜的运行方式和对太阳光的反射原理,在太阳运动模型的基础上,建立以定日镜高度角和方位角为指标的定日镜追日模型。3.以额定功率为70KW发电站为仿真对象,通过Pro/E建立仿真模型,采用Creator/Vega Prime完成仿真系统的模型简化、配置和驱动,实现可视化视景仿真效果。4.以Visual Studio为开发平台,通过Vega Prime和OpenGL混合编程,开发出了可以重现聚光镜场追日过程的视景仿真系统。交互界面中设置有丰富的菜单功能,对应有快捷键操作方式,并添加仿真场景实时信息显示窗口实时显示仿真场景运行参数。该视景仿真系统功能较为完善、具有友好的交互界面且操作简单,达到了较为理想的效果。在实际使用中,系统既可用于聚光镜场设计中,帮助用户快速直观获得太阳和定日镜相关参数信息,也可用于教学或演示中,帮助观察者直观的理解塔式太阳能热发电站工作原理与聚光镜场追日过程。 【关键词】：塔式太阳能 定日镜 视景仿真 Creator/Vega Prime/MFC
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 塔式太阳能热发电系统的国内外现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 塔式太阳能热发电及其视景仿真概述17-24
• 2.1 太阳能热发电概述17-21
• 2.1.1 太阳能热发电技术的特点17
• 2.1.2 太阳能热发电与光伏发电比较17-18
• 2.1.3 三种聚焦式太阳能热发电系统的特点比较18-21
• 2.3 三维视景仿真系统概述及应用21-23
• 2.3.1 视景仿真系统简介21
• 2.3.2 视景仿真系统的实现方法21-22
• 2.3.3 视景仿真在机械领域的应用22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 聚光镜场的设计方法的研究24-34
• 3.1 聚光镜场的总体描述24-27
• 3.1.1 现有聚光镜场布置方法24-26
• 3.1.2 本文聚光镜场设计思路26-27
• 3.2 聚光镜场基本参数确定27-30
• 3.2.1 塔高计算27-29
• 3.2.2 定日镜数量估算方法29
• 3.2.3 聚光镜场边界的限制29-30
• 3.3 聚光场的布置设计30-31
• 3.3.1 聚光镜场布置设计的基本原则30
• 3.3.2 确定定日镜之间的间距30-31
• 3.3.3 建立定日镜位置坐标的数学模型31
• 3.4 算例31-32
• 3.5 本章小结32-34
• 第4章 聚光系统场景的构建及其运动仿真34-47
• 4.1 视景仿真的总体设计34-35
• 4.1.1 视景仿真的目标和要求34
• 4.1.2 视景仿真的方法和步骤34-35
• 4.2 太阳运动模型的仿真35-40
• 4.2.1 太阳基本参数的计算35-37
• 4.2.2 日照时间的确定37-38
• 4.2.3 太阳运动模型的仿真和分析38-40
• 4.3 定日镜追日聚光模型的建立40-42
• 4.3.1 定日镜的跟踪方式40-41
• 4.3.2 定日镜的反射原理41
• 4.3.3 定日镜聚光追日模型的建立41-42
• 4.4 聚光镜场三维场景的构建42-46
• 4.4.1 聚光系统模型的构建43-44
• 4.4.2 工作场景的构建44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 基于MFC的聚光系统视景仿真47-67
• 5.1 VEGA PRIME应用的实现47-51
• 5.1.1 Vega Prime系统结构47
• 5.1.2 Vega Prime应用组成47-48
• 5.1.3 Vega Prime场景配置48-51
• 5.2 创建基于MFC平台的VP应用程序框架51-55
• 5.2.1 配置Visual Studio的编译环境51-53
• 5.2.2 基于MFC应用程序框架53-55
• 5.3 仿真系统的功能实现55-66
• 5.3.1 聚光镜场运行的控制56-58
• 5.3.2 菜单功能的实现58-64
• 5.3.3 仿真场景实时信息显示窗口的实现64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73

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