定日镜场优化策略：提升光热发电效率

"该资源是2023年全国大学生数学建模竞赛的一篇优秀论文，主题聚焦于定日镜场的输出功率优化，旨在提高光热发电效率，助力绿色能源发展。论文通过数学建模的方法，探讨了定日镜场的参数规划和优化策略，涉及光学效率、阴影遮挡效率以及集热器截断效率的计算，并提出了相应的解决方案。" 在论文中，作者首先介绍了坐标系的构建，包括定日镜镜场坐标系和镜面坐标系，通过坐标转换矩阵T实现两者的相互转换。接着，基于反射定律，确定了镜面法向量，从而能够计算定日镜的姿态。论文深入分析了定日镜场输出热功率与定日镜光学效率的关系，并设计了光学效率的计算方法。 对于阴影遮挡效率的处理，论文将损失分为塔挡损失、阴影损失和挡光损失三类。通过判断定日镜中心是否位于塔挡区域内，简化了塔挡损失的计算。通过“无效点判断策略”，对镜面离散化处理，计算了阴影损失和挡光损失。此外，论文还利用向量运算计算集热器截断效率，判断光线是否能照射到集热器上。 在问题一的求解过程中，论文得到了如下的部分结果：定日镜场的年平均输出热功率为36.9945MW，年平均光学效率为0.6051，定日镜单位面积镜面年平均输出热功率为0.5888kW/m²。这些结果在附录二中有详细展示。 对于问题二，论文提出了吸收塔的选址策略，结合当地太阳辐射能分布情况来约束吸收塔位置。通过分区域同心圆规划策略，设计了定日镜的布局，确定了定日镜的数量和坐标。论文进一步建立了以定日镜年平均输出热功率最大化的优化模型，采用变步长搜索算法寻找最佳参数。应用这些参数，论文计算出新的输出热功率和光学效率等指标，其中定日镜单位面积镜面年平均输出热功率为0.5871kW/m²，年平均输出热功率为60.1189MW，年平均光学效率为0.6028，吸收塔的位置坐标为(0, -79)。 这篇论文不仅展示了数学建模在解决实际工程问题中的应用，还体现了在优化策略和算法设计上的创新思维，对于理解光热发电系统的优化问题以及提升新能源设施性能具有重要的参考价值。