研究背景
定日镜是塔式太阳能光热发电站的主要装置，其建设成本约占整个发电系统总成50%以上。定日镜场通常位于空旷地区，加之结构轻质高柔、钝体效应突出，使其在风荷载作用下易发生较大幅度振动及变形，严重影响定日镜的跟踪精度和聚光效率。风致定日镜振动导致的光束溢出损失显著影响太阳能光热发电站的发电效率和运行性能。国内外学者针对定日镜风荷载及风致振动特性研究取得了丰硕成果,但对于定日镜风致变形特征对其聚光效率的影响规律及程度鲜有报道。
本文基于随机抽样理论，采用光线追踪法评估脉动风荷载作用下矩形定日镜的风致聚光效率损失，建立流场-结构-光学多物理场瞬态计算模型。在此基础上，分析定日镜不同仰角下风致振动对镜面聚光分布影响的变化规律，研究聚光效率、净风压及位移等关键物理量的脉动、时程及高斯特性。
研究结论
（1）建立定日镜流场-结构-光学多物理场计算模型，采用随机光线追踪法分析了风荷载作用下定日镜镜面的聚光分布，可评估风致振动对定日镜聚光效率的影响。
（2）风致定日镜结构振动变形导致反射镜聚光效率显著降低，镜面平均聚光效率下降8.26%~19.48%。其中，12:00时刻镜面聚光效率损失最大，镜面变形每增加1mm，聚光效率损失增加约2.87%。
（3）镜面净风压、平均位移和聚光效率时程表现出瞬时同步性，波动特征一致。随着风速增加，镜面净风压和平均位移呈现正相关增长趋势，聚光效率表现为负相关变化规律。
（4）反射镜平均净风压概率密度分布与正态分布较吻合，具有高斯特性。镜面风振位移表现出显著的非高斯特性，聚光效率的高斯特性在不同工况下离散性较大。
据此前报道，中国电力工程顾问集团有限公司（简称中电工程，英文简称CPECC）与西班牙公司、西北院、长安大学组成联营体，合作进行国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”专项“塔式太阳能定日镜结构风荷载脉动特性及其风致振动特性研究”项目，同时成功孵化包括“二次反射塔式太阳能热化学高效制氢关键技术研究与示范”在内的多个政府间合作项目，持续探索新模式，深挖合作潜能。
“二次反射塔式太阳能热化学高效制氢关键技术研究与示范”项目