In this paper, the alternate movement method is proposed to perform heliostat field layout optimization. The proposed method includes two new strategies: 1) physics-based gradient of optical efficiencies, and 2) new initial layouts with an area scaling factor. In order to derive the physics-based gradient, the optical efficiency is divided into shading/blocking efficiency and non-shading/blocking efficiency. In addition, the proposed alternate movement method performs layout optimization along alternating directions which are gradients of two efficiencies. The proposed alternate movement method is applied to two field layouts – PS10 and a field layout obtained by SolarPILOT – with two objective functions, insolation weighted optical efficiency and levelized energy cost(LEC). The results show that both objective functions are much improved compared with the original layout.
본 논문에서는, 1) 광학 효율의 물리학 기반 민감도를 이용한 패턴 없는 배치 최적화, 2) 스케일링 계수를 변경하여 얻은 새로운 초기 설계라는 새로운 전략을 포함하여 헬리오스탯 최적화를 수행하기 위해 교대이동법을 제안한다. 물리학 기반의 민감도를 얻기 위해 광학 효율은 차단 효율 및 나머지 효율로 나뉜다. 효율적이고 정확한 배치 최적화를 위해 제안된 교대이동법은 물리적 민감도를 이용한 방향을 이용하여 배치 최적화를 수행한다. 제안하는 교대이동법은 두 개의 배치 피에스텐, 솔라파일럿을 초기 디자인으로 사용하여 검증되며, 두 가지 목적 함수인 광학 효율과 규격화된 에너지 비용을 사용한다. 검증 결과 제안된 최적화 방법에 의해 광학 효율과 규격화된 에너지 비용 모두 훨씬 개선되었음을 보여준다.
