本发明属于光伏光热，主要涉及一种免跟踪太阳能聚光器结构设计方法。
背景技术：
1、太阳能聚光器是聚光光伏光热系统中的重要部件，常见的太阳能聚光器结构有抛物线槽式聚光器、线性菲涅尔反射聚光器等。跟踪型聚光光伏光热系统中跟踪设备约占总成本的20％～30％，非跟踪聚光器将大大降低聚光光伏光热系统的成本。目前，对于非跟踪聚光器的研究较少。现有的非跟踪聚光器大多都存在聚光面光照不均匀、光照遮挡严重等问题。
技术实现思路
1、为了克服上述非跟踪聚光器存在光照不均匀、光照遮挡严重的问题，本发明的目的是提出了一种免跟踪太阳能聚光器设计方法，该免跟踪太阳能聚光器能够很好的改善遮挡问题同时保持光伏光热组件上具有均匀的光照强度。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，包括以下步骤：
4、获取数据，数据包括第i段聚光圆弧上端点处的切线与光照接收面的夹角、光照接收面宽度与圆弧的段数；
5、根据获取的数据，得到双曲型聚光器的几何关系，再计算聚光器数学模型；
6、在光照接收面上划分网格，利用光线追迹法，模拟光线在聚光器数学模型上的落点位置，根据光线在聚光器数学模型上的落点位置的坐标位置及斜率，计算光线经过聚光器反射后在光照接收面上的落点位置；
7、根据光线经过聚光器反射后在光照接收面上的落点位置，计算聚光器在任意入射角度下的平均光照均匀度和平均聚光比；
8、根据聚光器在任意入射角度下的平均光照均匀度和平均聚光比选择聚光性能最优的聚光器结构。
9、进一步的，i为1时，聚光器数学模型如下：
10、
11、式中，wv为第1段聚光圆弧两端点的长度，l1为第1段聚光圆弧在光照接收面法线方向的投影长度，hl为第1段聚光圆弧在光照接收面平面上的投影长度，r1为第l段的圆弧的半径，l0为光照接收面的宽度，α1为第1段聚光圆弧上端点处的切线与光照接收面的夹角，α0为第1段聚光圆弧上端点处的切线与光照接收面的夹角，n为光照接收面的段数；
12、i为2时，聚光器数学模型如下：
13、
14、式中，l2为第2段聚光圆弧在光照接收面法线方向的投影长度，α2为第2段聚光圆弧上端点处的切线与光照接收面的夹角，h2为第2段聚光圆弧在光照接收面平面上的投影长度，w2为第2段聚光圆弧两端点的长度，r2为第2段的圆弧的半径。
15、进一步的，i为n-1时，聚光器数学模型如下：
16、
17、式中，l(n-1)为第n-1段聚光圆弧在光照接收面法线方向的投影长度，l(n-2)为第n-2段聚光圆弧在光照接收面法线方向的投影长度，α(n-2)为第n-2段聚光圆弧上端点处的切线与光照接收面的夹角，α(n-1)为第n-1段聚光圆弧上端点处的切线与光照接收面的夹角，h(n-1)为第n-1段聚光圆弧在光照接收面平面上的投影长度，w(n-1)为第n-1段聚光圆弧两端点的长度，r(n-1)为第n-1段的圆弧的半径。
18、进一步的，i为n时，聚光器数学模型如下：
19、
20、式中，rn为第n段的圆弧的半径，ln为第n段聚光圆弧在光照接收面法线方向的投影长度，αn为第n段聚光圆弧上端点处的切线与光照接收面的夹角，hn为第n段聚光圆弧在光照接收面平面上的投影长度，wn为第n段聚光圆弧两端点的长度，b为第n段聚光圆弧对应的角度。
21、进一步的，利用光线追迹法，模拟光线在聚光器数学模型上的落点位置。
22、进一步的，光线入射角度在0°～23.26°之间。
23、进一步的，平均光照均匀度通过下式计算：
24、
25、式中，表示平均光照均匀度；ηi表示聚光器在某个入射角度下的光照均匀度结果；j表示同一个聚光器结构进行计算的入射角的数量，i表示圆弧段数的标号。
26、进一步的，聚光器在某个入射角度下的光照均匀度通过下式计算：
27、
28、
29、式中，ηi为光照均匀度；rk为每个网格上的光照强度，w/m2；表示光伏光热组件上的平均光照强度，w/m2；m为网格数量，k表示网格标号。
30、进一步的，平均聚光比通过下式计算：
31、
32、式中，表示平均聚光比；ci表示聚光器在某个入射角度下的聚光比；j表示同一个聚光器结构进行计算的入射角的数量，i表示圆弧段数的标号。
33、进一步的，聚光器在某个入射角度下的聚光比通过下式计算：
34、
35、rtsi＝rsdi+rdni
36、式中，ci为几何聚光比；ri为每个网格上的光照强度，w/m2；rdni为直射辐射强度，w/m2；rsdi表示散射辐射度，w/m2；rtsi表示总光照辐射强度，w/m2。
37、与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
38、本发明的一种免跟踪聚光器结构设计方法，该聚光器为分段双曲型聚光器，分段双曲型聚光器在不跟踪太阳的情况下具有太阳光线入射角度变化小、光照均匀等优势。本发明根据双曲型聚光器的几何关系建立了数学模型，利用该聚光器数学模型可以计算一系列分段双曲型聚光器的结构参数。随后，在光照接收面上划分网格，结合光线追迹法，模拟光线在聚光器数学模型上的落点位置，由该点的坐标及斜率，计算光线经过聚光器反射后，在光照接收面上的落点位置。对光线反射后的结果进行处理分析，得到聚光结果，通过对比不同结构的聚光结果，可以选择聚光性能最优的聚光器。
1.一种免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，i为1时，聚光器数学模型如下：
3.根据权利要求1所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，i为n-1时，聚光器数学模型如下：
4.根据权利要求1所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，i为n时，聚光器数学模型如下：
5.根据权利要求1所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，利用光线追迹法，模拟光线在聚光器数学模型上的落点位置。
6.根据权利要求1所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，光线入射角度在0°～23.26°之间。
7.根据权利要求1所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，平均光照均匀度通过下式计算：
8.根据权利要求7所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，聚光器在某个入射角度下的光照均匀度通过下式计算：
9.根据权利要求1所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，平均聚光比通过下式计算：
10.根据权利要求9所述的免跟踪太阳能聚光器结构设计方法，其特征在于，聚光器在某个入射角度下的聚光比通过下式计算：
