近日，中国科学院电工研究所收到山东电力建设第三工程公司关于“圆柱式中央吸热器定日镜场光学设计软件（CCRSFL）”验收的报告，报告指出中国科学院电工研究所开发的“串行计算版Cylinder central receiver solar field layout 20160730”和“并行计算版Cylinder central receiver solar field layout 20160730p”软件产品 “应用情况较满意，达到合同约定的目标和内容，通过验收。”这是中科院电工所在继两项太阳能热发电两项专利实现企业许可后的又一科技成果转化，真正实现了从“软实力”到“硬实力”飞跃。
据悉，圆柱式中央吸热器定日镜场光学设计软件（CCRSFL）是“十二五”863计划课题成果，采用的是郭明焕博士等完全自主提出的新定日镜场光学计算方法，即①天然地利用定日镜场及太阳塔在地面上的入射投影和反射投影的轮廓确定定日镜镜面被邻近定日镜阴影（shading）或遮挡（blocking）的区域，由此可以计算定日镜的阴影-遮挡因子；②把“基于等效太阳光锥的逆向光线追迹法”和“网函数插值重建法”相结合，快速计算定日镜场在吸热器吸热面上的聚光能流密度分布。使用该软件设计，不但能达到对圆周形定日镜场做年均优化布置，还能计算和显示圆柱形吸热器表面某时刻的聚光能流密度分布。
图：圆柱式中央吸热器定日镜场光学设计软件界面
据郭明焕博士介绍，该软件由MATLAB计算机语言编写而成，有单核计算机串行计算和多核工作站并行计算两个软件版本。两个软件版本的内容几乎相同，只有个别函数调用指令的差异。有针对性的分成2个版本，方便使用。使用软件步骤简述：①给定全年典型月、日的DNI数据；②给定吸热器尺寸、塔的尺寸和定日镜的尺寸，给定光学误差参数；③先以圆弧交错的方式布置初始的最紧密定日镜场，在优化过程中逐步疏散定日镜场，直到镜场全年聚光能量最多或等价的年均聚光效率最高；④然后根据实际需要的定日镜的数量，裁剪定日镜场（即挑出聚光效率较高的定日镜），再重新优化。 ⑤针对不同的塔高和吸热器尺寸，重复②、③、④多次优化后，会形成优化结果（年均效率）的数表；⑥从中挑选效率最好的一组镜场参数，即完成了定日镜场布置的初步优化设计。
塔式太阳能热发电技术，由于可以实现高聚光比、高温度参数、高发电效率，是全世界目前重点发展的一种太阳能热发电技术。其中，定日镜场是整个电站系统的能量源，要提高电站的发电效率，就必须对定日镜场布置做优化设计，为此，中科院电工所针对柱式吸热器圆周镜场的优化设计研发了该款软件，以提高电站的吸热效率，进而提升电站效率。（董清风 报道）
