CN103038580B - 太阳能场布局以及用于在其中布置、维护和操作定日镜的系统和方法 - Google Patents

Abstract

可以以维护车辆能够沿着有条件通道通过太阳能场的方式来布置和操作定日镜中的至少某些。用以允许由维护车辆接近定日镜的定日镜的布置和控制可以使得与常规布置相比能够实现不同的定日镜图案。特别地，与太阳能场的另一区段中的定日镜相比，可以以较高的密度来布置可能在几何上不那么高效的太阳能场的一个区段中的定日镜。另外，可以在不使位置约束于特定线或弧图案的情况下基于从太阳能塔中的有利点看的地面覆盖和/或收益产生来使场的各个区段中的定日镜的位置最优化。

Description

太阳能场布局以及用于在其中布置、维护和操作定日镜的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月16日提交的美国临时申请号61/355,271、2010年8月30日提交的美国临时申请号61/378,382、2010年9月5日提交的美国临时申请号61/380,237、2011年5月17日提交的美国临时申请号61/487,136以及2011年2月25日提交的国际申请号PCT/US11/26273的权益，其全部被整体地通过引用结合在本文中。

技术领域

本公开一般地涉及太阳能系统，并且更具体地涉及用于在太阳能场内布置定日镜的系统和方法。本公开还涉及用于在太阳能场内维护和/或操作定日镜的系统和方法。

发明内容

本公开的实施例一般地涉及用于维护和/或操作太阳能动力系统的太阳能场的系统、方法和设备。可以通过以特定方式操作的太阳能场和/或定日镜来对维护车辆进行导航以实现某些定日镜的维护(诸如清洁、修理或替换)。维护车辆可以在太阳能场内的永久或有条件通道上穿过太阳能场。可以控制定日镜以允许维护车辆沿着这些有条件通道前进。

可以按照更有序且高密度的图案来布置太阳能场的一个部分中的定日镜，例如接近于太阳能塔，同时可以按照更无序的图案来布置太阳能场中的另一部分中的定日镜，例如远离太阳能塔。因此可以通过控制某些定日镜以打开用于维护车辆的太阳能场中的有条件通道来使得可实现对有序或无序图案部中的定日镜的接近。可以使场的各种部分中的定日镜的密度和布置最优化以改善和/或最大化太阳能产生和/或收益产生。可以在不考虑关于基本方向的对称性的情况下选择定日镜的密度/布置。

在实施例中，设计和操作太阳能热定日镜场的方法可以在不使定日镜位置局限于线或弧的情况下包括响应于从太阳能场中的太阳能塔的顶部处或其附近的位置看由定日镜预测的地面掩蔽而使用于定日镜在太阳能场的相当一部分中的位置最优化。该方法还可以包括根据最优化位置来构造太阳能热定日镜场。另外，该方法可以包括选择所构造太阳能场中的第一位置和第二位置之间的驾驶区。所选驾驶区的至少一部分可以以某些定日镜为边界，使得当边界定日镜具有第一取向时，由在驾驶区的相对侧的边界定日镜定义的该部分的宽度不足以允许维护车辆通过该部分。该方法还可以包括使边界定日镜的反光镜从第一取向重新定向为第二取向，使得由在驾驶区的相对侧的边界定日镜限定的所述部分的宽度足以允许维护车辆通过该部分。该方法还可以包括沿着驾驶区将维护车辆从第一位置移动至第二位置。在第二位置处，可以使用维护车辆在所构造太阳能场中维护定日镜中的一个或多个。

在实施例中，太阳能场设计的方法可以包括在不使定日镜位置局限于同心弧的情况下响应于从太阳能塔的顶部处或其附近的位置看由定日镜预测的地面掩蔽而使用于定日镜在太阳能场的相当一部分中的位置最优化。该方法还可以包括响应于最优化的结果来构造太阳能热定日镜场。

在实施例中，用于太阳能热力系统的太阳能场可以具有塔上架设接收机和将在其上面绕着该塔布置至少5000个定日镜以使太阳能会聚到接收机上的场。用于制造太阳能场的方法可以包括限定场的至少一部分，定日镜将被定位于其上面。所述至少一个部分可以具有沿着从塔位置延伸的半径的为塔高度的至少0.5倍的第一维度和与作为至少第一维度的第一维度正交的第二维度。该方法还可以包括在除了要保持在所述至少一部分的边界内的位置之外不局限于所述至少一个部分的边界内的定日镜的任何几何图案位置的情况下通过使用最优化算法使太阳能产生和/或收益产生最大化来使所述至少一个部分中的定日镜的数目和布置最优化。

在实施例中，用于太阳能热力系统的太阳能场可以具有塔上架设接收机和将在其上面绕着该塔布置至少5000个定日镜以使太阳能会聚到接收机上的场。用于制造太阳能场的方法可以包括限定场的至少一部分，定日镜将被定位与其上面。所述至少一个部分可以具有沿着从塔位置延伸的半径的为塔高度的至少0.5倍的第一维度和与作为至少第一维度的第一维度正交的第二维度。该方法还可以包括在除了要保持在所述至少一部分的边界内的位置之外不局限于所述至少一个部分的边界内的定日镜的任何几何图案位置的情况下通过相对于在从接收机位置开始的塔高的30％内的有利点使对于定日镜的地面掩蔽效率的对时间平均值最大化来使所述至少一个部分中的定日镜的数目和布置最优化，该效率是被定日镜的反光镜掩蔽的地面的面积除以所述至少一个部分中的定日镜的反光镜的总面积。

在实施例中，太阳能场可以具有被配置成将日射指引到太阳能场内的太阳能塔中的靶的许多定日镜。用于在太阳能场中部署许多定日镜的方法可以包括在不局限于特定线或弧形布局的情况下且基于从太阳能塔中的有利点看的地面掩蔽而使用最优化算法来确定用于所述许多定日镜的定日镜部署位置。

在实施例中，太阳能塔系统可以包括太阳能塔和定日镜场。太阳能塔可以在其中具有靶。定日镜场可以围绕太阳能塔。可以将每个定日镜配置成将日射指引到此靶处。远离塔的场的至少环形部分可以具有未布置在以塔的基座为中心的同心弧上的定日镜。围绕塔基座的场的至少内部可以具有根据规则网格图案或同心弧而布置的定日镜。

在实施例中，太阳能塔系统可以包括太阳能塔和定日镜场。太阳能塔可以在其中具有靶。定日镜场可以围绕太阳能塔。可以将每个定日镜配置成将日射指引到此靶处。该场可以具有内区和外区，两者都以太阳能塔为中心。外区可以围绕内区。可以根据穿过内区的线或弧图案来部署内区中的定日镜。可以在不考虑穿过外区的线或弧图案的情况下部署外区中的定日镜。

在实施例中，一种系统可以包括太阳能塔和部署在太阳能场中且被配置成使日射改向至在太阳能场中的太阳能塔的顶部处或其附近的靶。太阳能场的显著区域可以具有为至少100个定日镜的总定日镜部署，以使得遍及太阳能场的该显著区域的大部分存在定日镜。该显著区域中的定日镜部署图案可以使得通过一系列的二十个或更多定日镜不能画出平行线或弧，沿着该线或弧可以使定日镜间隔开不超过沿着线或弧的定日镜的平均最近邻近距离的三倍。

在实施例中，太阳能场可以具有被配置成将日射指引到太阳能塔中的靶处的许多定日镜。一种用于部署所述许多定日镜的方法可以包括当太阳能塔在北半球时以与在太阳能塔以北相比更高的密度在太阳能塔南方的太阳能场中部署定日镜，或者当太阳能塔在南半球中时以与在太阳能塔以南相比更高的密度在太阳能塔的北方的太阳能场中部署定日镜。

在实施例中，太阳能场可以具有被配置成将日射指引到太阳能塔中的靶处的许多定日镜。一种用于部署所述许多定日镜的方法可以包括选择一个或多个一天时间或一年中时间，并且针对所选的一个或多个时间，在太阳能场的第一和第二区域之间布置所述许多定日镜，使得合计反光镜尺寸、定日镜密度、定日镜的数目以及平均反光镜尺寸中的至少一个在第一区域中与在第二区域中的不同。该第二区域可以是第一区域的相对于以太阳能塔为中心的基本方向中的一个的镜像区。

在实施例中，一种用于在太阳能场中部署定日镜的方法可以包括确定太阳能场的第一区域，在第一区域中，在一个或多个一天时间和/或一个或多个一年中时间，将日射指引到太阳能塔中的靶处的定日镜与太阳能场的第二区域中的定日镜相比在几何上不是那么高效，以及在太阳能场中部署定日镜以使得第一区域具有比第二区域更高的合计反光镜面积或定日镜密度。

在实施例中，位于北半球中的定日镜场可以包括在定日镜场中的接收机塔和在塔中的接收机。可以用穿过塔的基座的东西线来划分场的南场部分和北场部分。接收机可以具有面对北场部分的面北侧和面对南场部分的面南侧。面北和面南侧可以具有相等的面积。南场部分中的定日镜的合计反光镜面积可以大于北场部分中的定日镜的合计反光镜面积。

在实施例中，太阳能塔系统可以包括在其中具有靶的太阳能塔和围绕太阳能塔的定日镜场。可以将每个定日镜配置成将日射指引到所述靶处。针对场的第一区域中的第一组定日镜和场的第二区域中的第二组定日镜，用于第一组定日镜的合计反光镜尺寸、定日镜密度、定日镜数目以及平均反光镜尺寸中的一个不同于用于第二组定日镜的相应的一个。第二区域可以是第一区域的相对于以太阳能塔为中心的基本方向中的一个的镜像。

在实施例中，太阳能塔系统可以包括太阳能塔和被布置成从而围绕太阳能塔的定日镜场。该场中的第一部分中的定日镜密度可以高于场的第二部分中的定日镜密度。场的第一部分可以具有在一个或多个时间段期间与场的第二部分中的定日镜相比平均起来在几何上不那么高效的定日镜。

在实施例中，可以用太阳能场对在其中具有靶的太阳能塔进行定位。一种用于用维护车辆来维护太阳能场中的定日镜的方法可以包括选择太阳能场中的第一位置和第二位置之间的驾驶区。所选驾驶区的至少一部分可以以定日镜为边界，使得当边界定日镜处于第一取向时，由在驾驶区的相对侧的边界定日镜定义的该部分的宽度不足以允许维护车辆通过该部分。该方法还可以包括使边界定日镜的反光镜重新定向，以使得由在驾驶区的相对侧的边界定日镜限定的所述部分的宽度足以允许维护车辆通过该部分。该方法还可以包括沿着驾驶区将维护车辆从第一位置移动至第二位置。

在实施例中，太阳能场可以具有被配置成将日射指引到太阳能场内的太阳能塔中的靶处的许多定日镜。一种用于在太阳能场中部署所述许多定日镜的方法可以包括使用最优化算法来确定用于太阳能场的至少一部分中的所述许多定日镜的定日镜部署位置，以使得表示线或弧上的所确定部署位置所需的最小信息量大于独立地表示所确定部署位置所需的信息量的一半。

在实施例中，太阳能塔可以包括太阳能塔和定日镜场。太阳能塔可以在其中具有靶。定日镜场可以围绕太阳能塔。可以将每个定日镜配置成将日射指引到太阳能塔中的靶处。该场可以包括内区和外区。内和外区两者都可以以太阳能塔为中心。外区可以围绕内区。可以根据线或弧图案来部署内区中的定日镜。可以部署外区中的定日镜，以使得表示线或弧上的所确定部署位置所需的最小信息量大于独立地表示所确定部署位置所需的信息量的一半。

在实施例中，一种发电方法可以包括操作在此公开的任何系统。在实施例中，一种将熔盐、熔融金属、加压H₂O和加压CO₂加热的方法可以包括操作在此公开的任何系统。

当结合附图来考虑时，根据以下描述，本公开的实施例的目的和优点将变得显而易见。

附图说明

在下文中将参考附图来描述实施例，其不一定按比例描绘。在可适用的情况下，可能未图示出某些特征以帮助下面特征的图示和描述。遍及各图，相似的参考标号表示相似的元件。

图1是图示出根据公开主题的一个或多个实施例的安装在塔上的太阳能接收机的概念的示意图。

图2是图示出根据公开主题的一个或多个实施例的围绕太阳能塔的定日镜的太阳能场的鸟瞰图的示意图。

图3A是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的定日镜场的一部分中的定日镜清洁车辆的立视图的示意图。

图3B是根据公开主题的一个或多个实施例的与定日镜场中的定日镜反光镜相交互的清洁工具的特写视图。

图3C是根据公开主题的一个或多个实施例的与定日镜场中的定日镜反光镜相交互的另一清洁工具的特写视图。

图4是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的具有指定驾驶区的定日镜场的鸟瞰图的示意图。

图5是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的具有处于不同取向的反光镜的定日镜的立视图的示意图。

图6是根据公开主题的一个或多个实施例的用于维护和/或操作太阳能场中的定日镜的控制系统的示意图。

图7是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的在其中具有清洁车辆的太阳能场的一部分的鸟瞰图的示意图。

图8是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的太阳能场的一部分内的动物活动的鸟瞰图的示意图。

图9是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的定日镜场的一部分中的定日镜清洁车辆的立视图的示意图。

图10是示出了根据公开主题的一个或多个实施例具有处于各种取向的定日镜和通过太阳能场的清洁车辆的前进的太阳能场的一部分的鸟瞰图的示意图。

图11是示出了根据公开主题的一个或多个实施例具有处于各种取向的定日镜和通过太阳能场的不同尺寸清洁车辆的前进的太阳能场的一部分的鸟瞰图的示意图。

图12是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的太阳能场的一部分和太阳能场中的一对清洁车辆的鸟瞰图的图。

图13是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的在稍后时间的图12的太阳能场中的清洁车辆的图。

图14是根据公开主题的一个或多个实施例的在场中具有定日镜清洁车辆的情况下的从塔的一定高度开始的太阳能场的一部分的视图。

图15-图21是示出了根据公开主题的一个或多个实施例穿过有条件通道并清洁太阳能场中的定日镜的清洁车辆的太阳能场的一部分的等角视图。

图22是示出了根据公开主题的一个或多个实施例在太阳能场的不同部分中具有不同定日镜布局的太阳能场的鸟瞰图的示意图。

图23是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的太阳能场的一部分的特写鸟瞰图的示意图，该特写鸟瞰图示出了外部部分中的第一定日镜布局图案和内部部分中的第二定日镜布局图案。

图24是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的具有用于表2的定日镜密度的所识别样本位置的太阳能场的鸟瞰图的示意图。

图25-图30是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的识别了各种位置以用于比较的太阳能场的鸟瞰图的示意图。

图31-图32是根据公开主题的一个或多个实施例的作为到最近邻定日镜的距离的函数的定日镜的数目的图表。

图33-图35是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的多个塔和太阳能场布置的鸟瞰图的示意图。

图36是根据公开主题的一个或多个实施例的单反光镜定日镜的图。

图37是根据公开主题的一个或多个实施例的双反光镜定日镜的图片。

图38-图39是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的示出了定日镜的有序布置的太阳能场的鸟瞰图的示意图。

图40是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的各种部分具有不同定日镜布置的情况下的太阳能场的鸟瞰图的示意图。

图41是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的接近于塔的太阳能场的特写鸟瞰图的示意图。

图42-图43是分别示出了根据公开主题的一个或多个实施例的第一和第二太阳能场的东北部分的特写鸟瞰图的示意图。

图44-图45是分别示出了根据公开主题的一个或多个实施例的第一和第二太阳能场的西北部分的特写鸟瞰图的示意图。

图46-图47是分别示出了根据公开主题的一个或多个实施例的第一和第二太阳能场的东南部分的特写鸟瞰图的示意图。

图48-图49是分别示出了根据公开主题的一个或多个实施例的第一和第二太阳能场的西南部分的特写鸟瞰图的示意图。

图50是根据公开主题的一个或多个实施例的对于不同的一天中时间具有不同反光镜布置的情况下的定日镜的立视图。

图51是根据公开主题的一个或多个实施例的处于导致定日镜中的一个的部分遮蔽的第一间距的一对定日镜的立视图。

图52是根据公开主题的一个或多个实施例的处于未导致遮蔽的第二间距的一对定日镜的立视图。

图53-图54分别示出了根据公开主题的一个或多个实施例的从塔的顶部开始的太阳能场的内部部分和外部部分的北方视图。

图55-图56分别示出了根据公开主题的一个或多个实施例的从塔的顶部开始的太阳能场的内部部分和外部部分的南方视图。

图57-图58是示出了根据公开主题的一个或多个实施例的第一和第二太阳能场的一部分的鸟瞰图的示意图。

图59示出了根据公开主题的一个或多个实施例的用于在单行定日镜范围内移动的维护车辆的配置。

图60示出了根据公开主题的一个或多个实施例的在定日镜之间机动以将其清洗的铰接式车辆。

图61示出了其中识别各种位置和关联区域以解释公开主题的实施例的统计特性的场布局。

图62A至图65B示出了各场的计算性质之间的比较。

图66和图67出于图示公开实施例的不同特征的目的示出了对应于现有技术和公开实施例的场布局。

图68出于讨论最优化的目的示出了场布局。

具体实施方式

本公开的实施例一般地涉及用于维护和/或操作太阳能动力系统的太阳能场的系统、方法和设备。特别地，本公开涉及发电厂星等(magnitude)系统而不是导航系统。例如，到塔和/或靶的合计通量的峰值通量功率水平为至少5兆瓦、至少10兆瓦、至少20兆瓦、至少50兆瓦、至少100兆瓦、至少250兆瓦或至少500兆瓦。

可以驾驶维护车辆通过太阳能场和/或以特定方式操作的定日镜以实现定日镜的清洁。维护车辆的控制和/或定日镜的操作可以使得损害诸如沙漠龟的本土动物和/或其栖息地的可能性降低和/或最小化。因此，可以促进太阳能场与被保护计划覆盖的受威胁和/或濒危物种或动物的共存。虽然上文结合沙漠龟来讨论，但该实施例可以用来对植被的生长作出反应，该植被可以移动或死亡并重新出现在不同的位置。

维护车辆可以在太阳能场内的永久通道上穿过太阳能场。另外或替换地，可以以维护车辆可以沿着有条件通道(即，当定日镜定向为瞄准太阳能塔中的接收机时特定维护车辆经由该通道正常地将不能通过的通道)通过太阳能场的方式来布置和控制定日镜中的至少某些。

用以允许穿过太阳能场的维护车辆接近定日镜的定日镜的布置和控制可以使得能够实现与常规布置相比不同的定日镜图案。特别地，可以用更有序且高密度的图案(即局限于线或弧)来布置例如接近于太阳能塔的太阳能场的一个部分中的定日镜，同时可以用不局限于特定线或弧的相对不那么有序的图案来布置例如远离太阳能塔的太阳能场中的另一部分中的定日镜。通过控制某些定日镜以打开用于维护车辆的太阳能场中的有条件通道来获得对任一个部分中的定日镜的接近。可以使场的各种部分中的定日镜的密度和布置最优化以改善和/或最大化太阳能产生和/或收益产生。可以在不考虑关于基本方向的对称性的情况下选择定日镜的密度/布置。特别地，用于定日镜的密度、数目、合计反光镜尺寸和/或平均反光镜尺寸可以对于具有相比较低效率(即针对给定反光镜尺寸的在塔中的靶处反射的日射量)的太阳能场的区域而言比在太阳能场的另一区域中的定日镜更大，这是例如由于与定日镜的地理位置相关联的余弦损耗或其他因数的原因。另外或替换地，用于定日镜的密度、数目、合计反光镜尺寸和/或平均反光镜尺寸可以在太阳能场的某些区域中更大以使电力生产的量和/或被指引到靶处的日射的量和/或一个或多个一天中时间和/或一个或多个一年中时间的均匀性条件(例如用于塔中的接收机的均匀表面温度或均匀热通量)最优化。

现在参考图1，示出了太阳能塔系统的图示。可以将太阳能塔系统配置成例如产生太阳能蒸汽和/或将诸如熔盐的流体或气体加热。该系统可以包括太阳能塔18，其从单独定日镜12(仅示出两个，虽然实际场可以包括数千个定日镜12)的太阳能场16接收所反射的聚焦日光10。可以将太阳能接收机20安装在太阳能塔18上。太阳能接收机20可以包括例如布置在不同的高度或位置处和/或服务于不同功能的一个或多个单独接收机。可以将太阳能接收机20配置成使用被定日镜12反射到接收机20上的日射14将水和/或蒸汽和/或超临界蒸汽加热。例如，太阳能塔18可以是至少25米高、至少50米高、至少75米高或者甚至更高。在图1中为了明了和讨论仅图示出某些部件。太阳能塔系统的物理实施例可以包括例如附加光学元件、控制系统、传感器、管线、发电机和/或涡轮，在图1中未示出。

在实施例中，辅助反射器可以从定日镜12接收所反射的日射10。辅助反射器然后可以将日射向下反射至位于地平面或其附近的接收机。在实施例中，可以在单个太阳能场16中或在各太阳能场16中提供两个或更多太阳能塔18。每个塔18可以与例如太阳能系统蒸汽接收机的各太阳能系统接收机相关联。在实施例中，在任何给定时间，可以使给定定日镜指向塔中的任何一个的太阳能接收机。

在实施例中，可以将不止一个太阳能接收机20安装在塔18中。可以调整定日镜的瞄准以使在塔18处投射的反射射束10的质心从塔18中的太阳能接收机中的一个移动至同一塔中的太阳能接收机中的另一个。太阳能接收机20可以包括蒸汽发生器、蒸汽过热器、蒸汽再热器、光伏面板、熔盐接收机、空气接收机、氦气接收机、颗粒接收机或被配置成将太阳能转换成电或热的任何其他接收机的任何组合。

图2是包括单独定日镜的场16的太阳能系统的实施例的简化鸟瞰图。应注意的是此视图未按比例描绘且为了明了起见已被简化。请注意，可以在相对于塔18沿着同心通道布置定日镜的情况下以径向对称图案来布置定日镜。在实施例中，可以周期性地清洁定日镜反光镜。替换地或另外，可以逐个地执行诸如定日镜修理或替换的一个或多个附加维护操作至定日镜场中的大多数或所有反光镜。为此并参考图3A，可以提供维护车辆30以便提供对每个定日镜12或其一部分的接近，诸如反光镜13的反射表面。维护车辆30可以是自动化机器人车辆，由车辆30中的驾驶员操作或者由远离车辆30的驾驶员(即通过遥控)操作。可以在维护车辆30上车载地包括控制器32以使得能够实现远程和/或机器人控制。

维护车辆30可以沿着定日镜12A、12B之间的驾驶路径前进，其被充分地间隔开以允许车辆30通过。例如，维护车辆30可以具有小于定日镜12A、12B之间的距离的最大宽度D₃₀。定日镜12A、12B可以充分地间隔开，即使当成角度或瞄准接收机时，定日镜12A、12B的最外部分之间的距离D_12AB仍大于车辆30的宽度D₃₀以允许车辆30通过。替换地，可以将定日镜12A、12B更近地布置在一起，使得至少针对某些反光镜取向，定日镜的部分将与车辆30相干扰。为了让车辆30通过，可以控制定日镜12A、12B的反光镜以移动至基本上垂直的位置，使得垂直反光镜之间的距离D_max大于车辆的宽度D₃₀。

虽然邻近于车辆30的驾驶路径的定日镜12A、12B可以是车辆30可直接接近的，但可以相对于该驾驶路径将远离该路径的其他定日镜12C-12E隔离或隐藏。维护车辆30可以包括可以越过定日镜以接近这些隐藏定日镜12C-12E的臂34。臂34可以是具有大体上垂直延伸的部分36A、大体上水平部分36B以及在清洁执行器38中终止的大体上垂直延伸部分36C的机器人臂。臂34的一个或多个部分可以是伸缩的以使得能够实现能够越过邻近于路径的定日镜(例如定日镜12A、12B)以接近隐藏定日镜(例如定日镜12C-12E)的长度的变化。当然，根据一个或多个设想实施例，还可以有用于允许接近隐藏定日镜的臂34的其他布置。例如，车辆30可以提供有用于越过邻近于车辆的驾驶路径的定日镜的吊架(参见图15-图21)。

维护车辆30的示例包括但不限于清洁车辆，例如用于促进反光镜倾斜，以及其他类型的定日镜维护车辆，例如以便修理和/或替换定日镜反光镜。维护车辆30可以具有长度、宽度和高度，其中的每一个为至少0.5m、至少1m、至少1.5m、至少2m、至少3m或至少10m。维护车辆30的不同维度之间的比(即长度、宽度和高度中的一个与长度、宽度和高度中的另一个之间的比)可以为至少0.25、至少0.5、至少0.75、至少1、至少1.25、至少1.5、至少2或至少4。替换地或另外，维护车辆30的不同维度之间的比可以为至多0.025、至多0.5、至多0.75、至多1.0、至多1.25、至多1.5、至多2.0、至多4.0、至多6.0、至多8.0或至多10.0。维护车辆可以具有任何类型的车辆形状，包括但不限于矩形棱柱或基本上圆筒形。

维护车辆30可以是相对大的车辆，诸如平板卡车或类似车辆(如例如在图15-图21中所示)。根据驾驶区的尺寸和维护车辆30的尺寸，维护车辆30可能不具有足以在其沿着通道遇到障碍物时回转的空间。因此，维护车辆可能需要掉转反向而不是转向，这可能给传统大型车辆带来问题。在实施例中，可以将维护车辆设计成在驾驶区通道内容纳容易的反向操作。例如，维护车辆可以包括一对驾驶舱—前舱和后舱—使得驾驶员可以交替地在车辆的不同末端处操作车辆以沿着期望的方向前进。在另一示例中，车辆30可以具有旋转舱，使得驾驶员可以使该舱旋转成面对期望的方向。替换地或另外，车辆30可以具有相对紧密的转弯半径，例如通过具有四轮或多轮转向，以允许车辆30在驾驶区回转。

针对被设计成清洁定日镜的反光镜13的表面的维护车辆，臂34的清洁末端38A可以包括例如接触清洁元件37，如图3B所示。接触清洁元件37可以接触反光镜13的表面以便从反光镜的表面去除污垢和碎屑。例如，接触清洁元件37可以包括但不限于刮水器、海绵或研磨材料。替换地或另外，臂34的清洁末端38B可以包括例如用于在与镜面相距设定距离D_35B处使流体39流到反光镜13上的装置。例如，用于流出流体的装置33可以包括一个或多个喷嘴，其用于将加压流体指引到反光镜的表面上以便从那里去除污垢和碎屑。例如，该流体可以包括但不限于水或清洁流体。

可以将一个或多个照相机38F附着于清洁执行器38和/或可以将一个和多个照相机30F附着于车辆30以获得定日镜的图像。该图像可以在车辆固定或移动的同时从多个角度获取图像(使用车辆移动期间的多个位置来获取多个视图)。控制器可以获取图像和过程以计算要清洁的定日镜的位置和取向。还可以处理图像以确定是否需要清洁定日镜。可以确认定日镜位置和取向在预定范围内以允许清洁和/或可以准确地且精确地进行计算以控制清洁执行器30的取向和定位。

参考图59，卡车612具有中心对准凹坑620，其允许卡车开车在垂直或近垂直位置上的定日镜606上行驶。清洁执行器608可以到达定日镜606(可以提供缩回地示出的第二清洁执行器610)，同时延伸部分614a和614b横向地伸出以使用清洁执行器618来清洁附近定日镜602。可以应用于在此所述的任何实施例的本实施例的特征是可以使车轮616间隔开以延伸至在相邻定日镜下面的空间622中以提供更宽的姿态(stance)。所示的配置可以在提供足够宽的姿态以获得稳定性的同时允许卡车612沿着几乎在单个定日镜的宽度空间加上最小间距裕度内的车辙内通过。可以将该配置扩展成具有围绕多个定日镜的间隙620，其中清洁执行器是可定位的以清洁每个周围的定日镜。

在以上各种实施例中或在权利要求中，车辆或卡车可以装配有曲线式排障器(cowcatcher)式的设备以无恶意地使动物远离车轮的路径转向。桨叶可以具有柔性边缘以允许抱住表面。替换地，可以在此类排障器(或作为替换)上提供接近检测器(声学、红外或其他)或成像设备(激光扫描仪、雷达、照相机等)和一系列射流发电机以促使动物远离车辆的路径。可以在侧面提供裙板以防止动物在车轮下面活动。

图60示出了在定日镜之间机动以将其清洗的铰接式车辆。在实施例中，车辆640具有中心脊骨638，其长度可以是可变的。替换地，可以使用任何形式的固定长度底盘。枢转托架642(例如，轮轴)允许操作车轮在定日镜周围通过，其在其中车辆进行操作的区域中以定日镜之间的平均距离间隔开。清洁部分634可以清洁在水平或近水平位置上或在任何其他位置上的定日镜。清洁部分634可以是可定位且可定向的。同一配置640可以采用多个清洁执行器。通过定日镜630的位置的检测，可以实现多个自由度和复杂的控制。

如果在太阳能场中不存在用于定日镜的任何一组反光镜取向的路径，车辆用该路径可以在并不首先与太阳能场的另一定日镜接触或碰撞的情况下与定日镜进行直接接触，则将在此所使用的定日镜视为相对于特定维护的隐藏式定日镜。换言之，对于隐藏式定日镜而言，从车辆的最初位置(或在太阳能场外面的位置)至隐藏式定日镜的每个路径将要求与除隐藏式定日镜之外的一个或多个其他定日镜的碰撞。术语“隐藏式定日镜”或“有条件可接近定日镜”指的是特定车辆基于该车辆的几何性质和太阳能场的定日镜的几何性质和布局而与定日镜进行接触的能力。当认为定日镜是隐藏式的时，针对用于太阳能场中的成组的所有定日镜的所有可能定日反光镜取向/配置，用其他定日镜来防止车辆与隐藏式定日镜之间的接触。如下文将讨论的，当定日镜是有条件可接近的时，这指的是仅在某些条件下(即反光镜取向/配置)防止与太阳能场的定日镜的接触。

当在上文将车辆称为与特定定日镜进行接触时，这指的是车辆主体在沿着车辆的驾驶路径的位置处且并不通过使用细长臂34来达到定日镜而直接接触定日镜的能力。因此，当车辆30被指定为能够接触特定定日镜时，其指的是车辆的主体上和/或车轮上(或车辙或踏板或用于履带式/踏板式驱动车辆的踏板)的位置和/或车辆的质量中心的4m或3m或2m或1m内的车辆上的任何位置，其可以在物理上接触或碰触特定定日镜。

某些定日镜可以阻挡维护车辆30对隐藏式定日镜的直接接近，因为定日镜已经以相对密集的方式相互之间相对紧密地部署，定日镜的反光镜足够大，从而阻挡相邻定日镜之间的通过，和/或定日镜是以特定的几何方式部署的(例如交错或不局限于全局的线或弧图案)，其可以限制维护车辆在定日镜之间的机动性(例如由于车辆的转弯半径或车辆的尺寸)。

在实施例中，可以将太阳能场16中或太阳能场16的特定部分中的定日镜12布置成使得相邻定日镜之间的空间不足以使维护车辆在其之间通过。维护车辆因此可以经由很好地定义的驾驶区或车道穿过太阳能场16或其一部分。现在参考图4，定日镜12是以相对密集的配置布置的，使得在场16的一部分中，维护车辆可能不能从那里通过。一个或多个驾驶区42可以是径向定向的，同时一个或多个驾驶区40可以是以太阳能塔18为中心的基本上环形的区域。虽然驾驶区40和42被示为是连续的，但可以将驾驶区划分成各种区段，使得区40和/或42仅存在于场16的某些部分中，并且因此并不是通过场而连续的。

可以相对于维护车辆30的一个或多个维度来定义驾驶区，因为可以组成用于相对较小车辆的驾驶区的东西可能不会组成用于相对较大区域的驾驶区。在太阳能场16中，可以将太阳能场16的至少多数或大部分(例如至少80％或90％或95％或99％或以上)视为“无驾驶”区的一部分。维护车辆30不能接近或穿过“无驾驶”区，从而向太阳能场内的动物提供掩护和/或庇护区。因此，大大地降低和/或最小化了由于在太阳能场中的移动而对动物造成损害的可能性。

此外，定日镜的布置可以允许动物通过太阳能场16的移动，即使在其中定日镜密度可能相当大的“无驾驶”区中。现在参考图5，示出了反光镜13处于不同取向的定日镜12。当反光镜13处于基本上垂直取向时，定日镜提供最小垂直净空H₁。例如，垂直净空H₁可以在200cm、0.5m、1m或足以提供用于动物在反光镜下面通过的净空的任何其他值的范围内。替换地或另外，垂直净空可以基于正常操作期间的反光镜13的最低点，即不同于图5中所示的基本上垂直的取向。

在定日镜12下面的区域是由反光镜13在基本上水平取向上限定的，从而限定了第一水平净空L₁和第二水平净空L₂，每个具有一定宽度(未示出)，其中，动物可以不被定日镜12和/或维护车辆30阻挡地自由徜徉。诸如塔门的支撑结构15将反光镜13保持在特定取向。支撑结构15在地平面处提供具有动物将不会过度接近的长度L₃和宽度(未示出)的障碍物。然而，长度L₃基本上小于长度L₁和L₂，从而允许在定日镜12下面的区域的至少多数或大部分对于诸如沙漠龟的动物而言是可接近的。应注意的是包括但不限于沙漠龟的沙漠动物趋向于比由定日镜提供的垂直净空H₁矮。

太阳能动力系统(包括太阳能场中的定日镜和/或发电)的维护操作和/或实际操作的控制可以基于许多因素，包括但不限于清洁时间表、动物信息以及使能量产生最优化。例如，参考图6，太阳能场的维护和/或操作的控制60还可选地将关于动物的某些信息62考虑在内。另外，太阳能场的维护和/或操作的控制60可以将存储在例如存储器中(与控制系统60一起或与控制系统60分开)的信息64和关于太阳能场16本身的信息66考虑在内。控制系统60因此可以铰接输出端68以便维护(例如清洁、修理或替换定日镜)和/或控制(例如定日镜瞄准或锅炉操作)太阳能场16。

关于动物信息62，控制系统60可以将一个或多个不同因素考虑在内，包括但不限于所观察的动物位置、所预测的动物位置、所观察的动物移动、所预测的动物移动、所观察的动物栖息地位置和/或所预测的动物栖息地位置。例如，可以用无线电发射机或其他加标签机制来对太阳能场16中的动物加标签，使得发射机或标签的位置足以描述动物的位置。在另一示例中，可以使用雷达、声纳、超声波、红外成像仪和/或可见光成像器来监视动物的位置和/或移动。在另一示例中，可以使用关于动物位置或移动的数据来预测动物在稍后时间段的位置，以预测动物在稍后时间段的移动，或者预测动物或动物栖息地的占用区的位置和形状(参见下文与图8相关联的讨论)。预测可以由控制系统60来执行或者作为输入到控制系统60的动物信息62的一部分。

可以使用一个或多个图像处理技术或图像处理技术的组合来确定和/或预测动物位置、移动和/或栖息地。例如，可以在太阳能场16中的一个或多个位置处和/或在任何维护车辆30和/或成像车辆(即维护车辆的较小和/或较多移动)上和/或在能够对太阳能场16的一部分进行成像的任何其他位置处使用一个或多个相机来获取静态图像和/或一系列图像(例如视频)。此类图像处理技术的一个非限制性示例涉及数字式相机一般所采用的运动检测例程。在另一示例中，维护一个或多个“目标物种”的图像的数据库，并且可以尝试将来自太阳能场的候选图像(其可以包括或可以不包括动物)与在例如濒危或受威胁物种的目标物种的图像的数据库中的一个或多个图像进行匹配。在例如存储器64中可以包括此类数据库。

替换地，可以使用诸如声学成像的声学系统或被动音频检测和模式识别来对动物移动和位置信息和事件进行定位和识别。例如，可以通过从多个定位扩音器获取音频并进行三角测量来确定位置以确定位置和速度。可以基于动物行为和当前位置和轨迹以及历史位置和轨迹信息的模型来生成其他预测信息。在其中描述了光学方法和设备的所有实施例中，应理解的是可以在可行的情况下用此类声学方法和设备来替换这些以提供所识别的最后功能。另外，可以使用卫星或空中成像(包括雷达、红外线、紫外线成像数据的可见或非可见光谱)来预测关心的其他薄弱区域的动物的移动，并且可以如上所述作为输入来提供给系统以用于路线规划。

在实施例中，可以将太阳能场16的区域的图像和/或任何其他物理读数分类为(i)指示非家畜的存在和/或(ii)未指示非家畜的存在。此分类可以取决于来自场的物理读数和/或用于判定数据指示太阳能场中存在动物的时间的一个或多个阈值。这些阈值的值可以取决于与“误报(falsepositive)”(即当实际上不存在动物时动物确定动物存在)和与“漏报(falsenegative)”(即当实际上存在动物时确定动物不存在)相关联的成本。可以基于每个物种来确定这些阈值，其中对濒危或受威胁物种给予更多考虑(诸如可以导致更多误报的更低的阈值。提供给控制系统60的关于动物信息62的信息可以包括来自操作员或专家(诸如自然科学工作者)的输入。例如，可以向操作员提供太阳能场的各部分的图像以用于进一步分类，即确定动物是否是实际上必需更低阈值的濒危物种。

可以以许多方式来检测动物栖息地的位置。在一个示例中，自然科学工作者可以人工地在太阳能场16内行走并识别动物栖息地74的位置，包括可能位于地下且经受维护车辆的破环的栖息地。在另一示例中，可以手动地和/或自动地获取并手动地和/或自动地分析图像。在另一示例中，随着时间的推移跟踪动物的移动，并且基于跟踪的结果来确定动物住处/栖息地的位置(参见例如与图8相关联的讨论)。

除动物图像的数据库之外，存储器可以包括太阳能场16的各种部分或不同方案的图像以供控制系统60在确定维护或控制输出68时使用。另外或替换地，还可以将所利用的定日镜和/或驾驶区的清洁历史存储在存储器中。如下面将进一步详细描述的，可以留下某些定日镜不清理，或者某些驾驶区可能由于动物或其栖息地的存在而不可通行。存储器64可以存储此信息以供控制系统60访问。例如，控制系统60可以在针对清洁、重新瞄准或补偿脏的定日镜而将定日镜按优先次序排列和/或选择驾驶区或替换驾驶区以便清洁定日镜时使用此信息。

另外或替换地，控制系统60可以接收关于太阳能场的信息66以便确定维护和/或操作输出68。例如，太阳能场信息66可以包括但不限于太阳能场16内的定日镜12的位置、定日镜12的期望操作(例如太阳跟踪信息)、维护车辆尺寸、维护车辆位置(例如沿着路径的位置)、用于特定维护车辆的永久驾驶区的位置(例如图4中的驾驶区40或42)、以及用于特定维护车辆的有条件驾驶区(例如下文更详细地描述的仅通过将定日镜重新定向可用的驾驶区)的位置。可以将存储器模块64和太阳能场信息模块66组合在单个模块(未示出)中，一起组合为控制系统60的一部分、单独地集成为控制系统60的一部分或作为单独的组合存储器-场信息模块。

控制系统60可以使用可选动物信息62、存储器模块64和/或太阳能场信息模块66来确定用于太阳能场16的维护和/或操作标准。可以使来自控制系统60的输出68指向太阳能场16的一个或多个部件，诸如单独定日镜12、维护车辆30和/或太阳能动力系统的任何其他部件或系统。例如，输出68可以包括用于清洁太阳能场中的定日镜的指令或控制算法。该控制系统60可以确定定日镜的清洁顺序或沿着指定的维护车辆驾驶区选择特定通道，例如以避免维护车辆驾驶区中的动物或栖息地。可以使用定日镜清洁历史来确定用于在预定时间段内尚未被清洁的某些定日镜的优先级。

另外或替换地，可以由控制系统60(或基于来自控制系统60的输出的另一控制系统)来控制定日镜的操作以说明其维护或缺少。例如，脏的定日镜可以以较低的效率在接收机20处反射日射。可以使其他定日镜重新瞄准以补偿由脏定日镜引起的减少的反射通量。可以由控制系统60来执行最优化以将干净或脏的定日镜中的一个或多个重新瞄准，从而保持接收机20的温度均匀性。可以使脏的定日镜改向至接收机的温度不那么关键的区域处或不同的接收机，诸如蒸发器部。控制系统60还可以控制某些定日镜12以补偿当前正在经历维护的其他定日镜。例如，当正在清洁太阳能场的一部分时，可以使太阳能场的第二部分中的定日镜重新瞄准至接收机20处以补偿清洁期间的通量损失。

控制系统60还可以控制定日镜重新定位以用于清洁。例如，可以使定日镜12的反光镜13重新定向至基本上垂直的位置以允许由维护车辆30进行清洁。还可以发生单独定日镜12的反光镜13的重新定向以允许有条件驾驶区供特定维护车辆使用。例如，可以使基本上邻近于有条件驾驶区的定日镜12的反光镜13重新定向至基本上垂直的位置以允许维护车辆30通过。另外或替换地，可以控制定日镜，从而避免对位于太阳能场中的动物的任何潜在破坏。例如，如果太阳能场中的动物具有对于某些反光镜取向而言足以接触定日镜反光镜13的高度，则控制系统60可以控制动物周围的定日镜以避免那些反光镜取向。

控制系统60还可以控制场内的维护车辆30的操作。例如，可以依照存在动物的阈值或置信度水平来限制场内的维护车辆30的速度，即使动物未被确定为当前在维护车辆驾驶区中。如果估计仅存在较小的动物存在的可能性，则可以允许动物车辆30在经受一个或多个约束的太阳能场的特定区域中操作。此类约束可以包括但不限于速度约束、用以清洁定日镜的水或清洁溶液的使用、清洁定日镜时的水或清洁溶液的最大流速、噪声约束和/或维护车辆的其他操作参数。

现在参考图7，维护车辆30在太阳能场16中操作以例如通过清洁定日镜12的反光镜13的表面来维护定日镜12。维护车辆30可以通过径向定向的永久驾驶区42和垂直永久驾驶区40来接近太阳能场16。驾驶区40和42因此将定日镜12的各种区段相互分离并允许维护车辆30接近定日镜。维护车辆的操作可以取决于特定驾驶区40内的诸如龟72的动物或诸如洞穴74的动物栖息地的位置。随着维护车辆30沿着驾驶区40前进，如果其遇到栖息地74，则其沿着它的道路折回并尝试绕过栖息地74。例如，维护车辆30可以从顶部接近栖息地，从而能够接近其通过从底部接近而不能到达的定日镜。如果维护车辆30在沿着驾驶区40前进时遇到移动的动物72，则可以减小清洁速度以给出动物在维护车辆30到达该位置之前离开驾驶区30的充分时间。

替换地或另外，维护车辆30在沿着设计的通道前进之前可以在驾驶区40中等待直至动物离开驾驶区。可以基于估计动物将在驾驶区中的时间来确定鉴于被动物堵塞而等待还是追求替换通道。可以根据物种识别(例如，估计龟将比更快移动的动物在驾驶区中花费更多时间)、一年中时间和/或用于特定动物的太阳能场中的历史记录速度来进行此估计。在估计时间量小于预定阈值的情况下，则维护车辆可以沿着通道暂停直至动物不在阻挡通道。否则，维护车辆可以沿着替换通道前进以避免堵塞。

在另一示例中，可以控制控制系统60以响应于动物将在通道中达延长的时间段的所计算的预测概率或在太阳能塔系统的操作要求来自定日镜的通量的情况下而避免清洁某些定日镜。因此可以将定日镜的清洁延迟一段时间，诸如几小时、几天、几个星期或其他时间段。可以将脏定日镜的识别和清洁之间的时间存储在例如存储器64中并响应于此存储数据进行清洁调度(例如按优先次序排列)。由于未清洁定日镜的镜面可能是脏的，所以定日镜在将日射指引到塔18方面可能不那么有效，从而降低系统效率；然而，太阳能场内的受威胁或濒危动物物种的共存可以重于系统效率的此降低。

现在参考图8，可以将网格系统88添加到太阳能场16的一部分上，动物72被确定为位于该部分中。可以随着时间的推移(连续地或离散地)监视动物或动物群体的位置，例如使用被附着于代表性动物72或多个动物的无线电标签。动物72可以沿着太阳能场内的通道80前进。在每个相等的时间部分，可以记录沿着通道80的点86。点86的聚集可以暗示特定位置是用于动物72的栖息地74。例如，网格82中的点86的位置暗示动物72将在此网格82中度过其大部分时间。因此可以将网格82分类为在其中具有栖息地74，并且可以禁止维护车辆30穿过网格82。另外或替换地，可以由与网格无关且包含许多时间点86的任意形状84来指定栖息地位置。

替换地或另外，可以分析动物72的每日或每年移动模式以预测动物72的位置/移动或确定栖息地74的位置。例如，可以在预定时间段内监视动物(或一组动物)的移动，诸如几天、一周、一个月或者甚至几个月。基于此数据，可以作为一天中时间或一年中时间的函数来预测动物或动物群一般位于哪里。因此可以禁止维护车辆在那些时间进入预测位置。例如，龟可能在白天较早的时间(或在一年中的特定时间)在第一区域中度过较多时间，并且在更接近夜晚时(或在一年中的另一时间)在第二区域中度过较多时间。因此可以禁止维护车辆在一天中的较早时间在第一区域中或在更接近于夜晚时在第二区域中进行操作或至少允许其在具有某些约束的情况下操作。

在实施例中，在定日镜12的场16内可以存在用于特定维护车辆30的有条件可接近通道或有条件驾驶区90。有条件驾驶区90指的是在邻近于驾驶区的定日镜12的反光镜13处于特定取向时仅特定维护车辆30可接近的通过太阳能场16的特定通道。例如，参考图9，在太阳能场16的一对定日镜12之间存在有条件驾驶区90。当定日镜12的反光镜处于基本水平取向13_H时，维护车辆的宽度W_B大于反光镜的末端之间的宽度，从而防止维护车辆沿着通道90通过。当定日镜12的反光镜处于基本上垂直取向13_v时，维护车辆的宽度W_B小于定日镜支撑结构15之间的距离W_HC，从而允许维护车辆沿着通道90通过。

在此所使用的定日镜可以包括单个反光镜(参见例如36)或可以以刚体旋转串联地旋转的一个或多个反光镜(参见图37)的反光镜组件。特定定日镜12的反光镜组件13可以在给定时间具有由例如有序坐标对限定的取向，其中，θ_i表示仰角且表示方位角。定日镜12可以具有一个或两个旋转自由度，并且可以按照仰角/方位角描述或以任何其他方式来表示该旋转。

为了维护车辆30沿着有条件通道90通过，不需要将反光镜布置在基本上垂直的位置13_v。相反，可以将定日镜12和维护车辆30设计和布置成允许反光镜13处于不同于垂直的角度。例如，可以将维护车辆30的顶部处的宽度W_T和维护车辆30的底部处的宽度W_B设计成即使如图9所示当反光镜13与垂直13_v不同地定位时，也允许维护车辆30沿着通道90通过。

相反，场16的其他部分中的定日镜12可以一起紧密地间隔开，使得即使当反光镜13被布置于基本上垂直的取向13_v时，相邻定日镜支撑结构15之间的距离W_HB也小于维护车辆的宽度W_B。因此，在定日镜之间可以存在不足的距离以允许维护车辆30通过而无论反光镜取向如何。特定维护车辆在相邻定日镜之间的接近取决于维护车辆30的尺寸、定日镜12的尺寸、定日镜12的结构、定日镜12的布置和/或定日镜12之间的分离距离的组合。可以将此类定日镜称为隐藏式定日镜，因为其是维护车辆30不可直接接近的。

图10-图11涉及其中维护车辆30可以在也可以不在被定日镜12占用的区域中通过的条件。在图10-图11中，将每个定日镜的中心(或质心或支撑结构)画为圆点，定日镜的反光镜13被表示为矩形，其可以绕着该圆点旋转，并且平面图中的反光镜13的运动范围被表示为圆点周围的圆。图10-图11已被简化并假设每个定日镜的区域是连续的且被成形为圆。不应将此简化示意图理解为限制性的。此外，图10-图11涉及从3D空间到2D空间的投影，即平面或鸟瞰图。将认识到的是任何定日镜的阻挡特征可以以与任何形状的3D定日镜有关的任何方式应用。定日镜的反光镜组件可以因此具有任何形状，并且定日镜本身可以具有任何配置。

如图10的左侧所示，车辆30可以沿着有条件通道90穿过太阳能场，因为邻近于通道90的定日镜12的反光镜13由于反光镜13的取向而处于比车辆30的宽度更大的距离处。然而，当反光镜13关于定日镜12的群组100不同地定向时，通道被阻挡并阻止车辆30通过群组100，如图10的右侧所示。应注意的是虽然如所示的群组100中的反光镜13暗示了垂直取向，但该图示还可以表示在基本上水平取向或妨碍通道的任何其他取向上的反光镜13。

现在参考图11，与维护车辆30A的尺寸相结合的定日镜12的布置可以使得无条件地阻挡车辆30A穿过定日镜12的区段110。即使车辆30A可以在底行中通过一对定日镜(即，存在足够的宽度间隙)，由于由第二行中的定日镜引起的阻塞，也可阻止车辆进一步穿过场。特别地，与定日镜之间的布置和间距相结合的车辆30A的长度和宽度防止车辆30A沿着通道转弯以避免与第二行中的定日镜的碰撞。

相反，维护车辆30B在长度上短于维护车辆30A，但具有相同的宽度。虽然防止维护车辆30A通过区段110穿过定日镜12的场，但维护车辆30B由于其减小的尺寸而能够沿着有条件通道114移动。还应注意的是可以控制邻近于有条件通道114的定日镜12并使其重新定向以随着维护车辆30B沿着通道114前进而适应其转弯和移动。

最后，维护车辆30C在长度上短于维护车辆30A或30B，但是具有相同的最大宽度和圆形正面形状。虽然维护车辆30B可能随着其穿过场而迫使需要邻近于其通道114的定日镜的重新定向，但维护车辆30C是足够小的，使得其可以在定日镜12的反光镜13被保持在一致位置上的情况下转弯并沿着通道116移动。因此，隐藏式定日镜和/或隐藏式位置的概念(对比有条件可接近定日镜或有条件可接近位置)是基于车辆以及定日镜的布置，特别是车辆尺寸或转弯半径。

在实施例中，太阳能场16中的隐藏式定日镜的岛可以以永久驾驶区和/或有条件可接近驾驶区90为边界。例如，如图12所示，一对维护车辆30可以沿着太阳能场16中的圆周定向的有条件通道90前进。根据一个或多个设想实施例，有条件通道90还可以是不同形状的。例如，有条件通道90可以是沿着径向定向或切向定向的线、沿着通过场的锯齿形图案、沿着任何其他图案或图案组合或者甚至沿着随机前进。虽然沿着通道90的所有反光镜13被示为处于基本上垂直的位置以允许维护车辆30通过，但还可设想反光镜13根据“即时(just-in-time)”协议来进行操作，因此仅定向至用以在维护车辆接近反光镜13时允许维护车辆30通过的位置。因此，通道90的大部分可能被反光镜13阻隔，其继续瞄准塔中的接收机，直至需要重新定向以允许维护车辆30通过。

该同一个“即时”概念还可以应用于要维护的反光镜13，诸如当替换反光镜组件时。换言之，隐藏式定日镜12将继续使日射聚焦到接收机上，直至逼近特定定日镜12的清洁。定日镜的附加控制可以将维护活动期间的定日镜视线的阻隔考虑在内。例如，维护一个或多个定日镜(例如使用臂36B)可以阻挡来自可能不要求维护或者已经过维护的一个或多个定日镜的反射日射，使其不能到达塔18中的靶上的指定瞄准点。因此，可以临时地使定日镜重新瞄准以避免由臂36B引起的阻挡/遮蔽。

还应注意的是通道90的位置不需要是一组通道或规则通道(即如图12所示的同心圆通道)。相反，通道90可以是特别通道和/或不规则通道。维护车辆30可以能够用定日镜的适当控制来挑选其通过太阳能场16的路线以允许其之间的接近。因此，在任何时刻，可能出现的是维护车辆30本身被隐藏在太阳能场16内部而没有任何特定的离开通道是明显的，但是定日镜12的适当控制可以允许通道随着维护车辆30移动而打开。此类特别通道还可以用来避开太阳能场内的动物和/或其栖息地。例如，可以通过选择性地选择通过定日镜的特别通道而控制维护车辆在动物和/或动物栖息地周围机动。可以控制沿着此特别通道的定日镜以允许维护车辆通过。

远离通道90的定日镜12不是车辆30可直接接近的；替代地，中间定日镜阻止直接接近。为了到达这些隐藏定日镜12，被附着于维护车辆30的一个或多个臂36B可以越过中间定日镜12。臂36B可以包括一个或多个清洁末端36C以同时地清洁多个定日镜。清洁末端36C可以包括刷子或近程喷注器或喷雾设备，其可以在设备与镜面之间的小于2m的距离内操作。维护车辆30可以沿着周向有条件通道90继续，在其尾迹上留下基本上干净的定日镜的区段130，如图13所示。

图14图示出从接近塔18的顶部、即接近接收机20的位置看的定日镜12的场。图15-图21图示出示出了用维护车辆150的一个实施例进行的定日镜的清洁的一系列帧(frame)。特别地，维护车辆150可以沿着有条件通道90前进以便接近场16内的定日镜12。邻近于有条件通道的定日镜沿着基本上垂直的方向定向，从而允许车辆150沿着通道90移动。相反，远离有条件通道90的定日镜沿着基本上水平的方向定向以允许清洁。

维护车辆150可以包括具有吊杆156的一个或多个吊车152，其能够伸出到远离有条件通道90的定日镜场中。辊式清洁设备154或任何其他类型的清洁设备可以被吊杆156支撑以便提供与反光镜13的直接接触(参见图18-图19)。可以暂时啮合维护车辆150上的一个或多个地面支撑体158以在清洁操作期间支撑维护车辆150。

在实施例中，定日镜密度和/或布置可能并不是遍及太阳能场16是一致的。相反，定日镜密度可以根据太阳能场16中的位置而变。例如，由每单位角的定日镜测量的定日镜密度与场16的内部相比可以朝着外边缘(即远离塔18)增加。定日镜密度可以在场16的内部部分与场16的外部部分之间增加至1.2、1.5、2、3或5倍。

用于太阳能场的区域/区段的定日镜密度是陆地的区域(或子区域)内的不同定日镜的数目除以陆地的区域/区段的面积。陆地的区域/区段可以是任何形状，包括但不限于矩形、楔形、环形、三角形或任何其他形状。应认识到的是在单个太阳能场中，某些区域可以具有具有较大定日镜密度的某些子区域和具有较低定日镜密度的其他子区域。例如，更接近于给定塔以较大定日镜密度且更远离一个或多个塔以较低定日镜密度来部署定日镜可能是有利的。

在另一示例中，可以在其中可以认为定日镜与其他区域中的定日镜相比不那么高效(即由于例如余弦损耗或地理阻碍而每个定日镜指引较少的日射)的区域中以更大的密度部署定日镜。“不那么高效”的区域因此可以具有更多的定日镜以补偿降低的效率以增加从“不那么高效”的区域指引到接收机处的日射量。可以选择“不那么高效”的区域和“更加高效”的区域中的定日镜密度(或定日镜的数目、平均反光镜尺寸或合计反光镜尺寸以在一个或多个一天中时间和/或一个或多个一年中时间将基本上相同的日射总量指引到接收机处。在某些实施例中，可以通过与增加定日镜密度、平均反光镜尺寸或合计反光镜尺寸相反地或组合地扩展场的尺寸来增加太阳能场的区域中的定日镜的数目。此类配置在实现用于太阳能塔中的接收机的均匀通量分布或均匀温度分布方面可能是有利的。在此公开的用于确定太阳能场内的定日镜的位置的系统和方法可以设法实现用于太阳能塔中的接收机的此类均匀通量分布和/或均匀温度分布。

虽然不是明确的要求，但在此所述的任何实施例可以参考“单塔”系统，其中，与塔18相关联和/或被配置成使日射改向至塔18或其一部分的定日镜12基本上仅使日射改向至单个塔18，即使不止一个塔18位于给定太阳能动力系统地点处。此特征可以应用于任何定日镜或定日镜组(例如北场定日镜和/或南场定日镜和/或西场定日镜和/或东场定日镜)。在某些实施例中，未将日射从与单个塔18相关联的定日镜改向至其他塔。

在一段时间(例如至少1个星期、至少1个月、至少3个月、至少6个月、至少9个月、至少1年、至少2年或者至少3年)内，可以实际上将使得日射改向至太阳能塔18的定日镜12或定日镜组配置成使得被定日镜12、被群组的每个定日镜12或被整个群组改向的所有日射的小于30％、小于20％、小于10％、小于5％、小于3％或小于1％指向其他塔18而不是指定太阳能塔18。

在此公开的任何实施例可以参考“多塔”系统，其中，可以使与第一塔相关联的太阳能场中的定日镜重新定向以将日射指引至第二塔处。特别地，在某些实施例中，可以替换地使来自太阳能场的定日镜瞄准不同的塔以实现用于塔中的一个或多个接收机的均匀性目标(即接收机表面上的均匀温度或均匀通量)。在某些一天中时间和/或某些一年中时间，与第一塔相关联的定日镜中的一个或多个可能不那么高效(例如由于余弦损耗)，如果未得到解决，这可能导致通量/温度不均匀性。为了避免此类情况，可以使来自第二太阳能塔的定日镜重新瞄准(例如，通过定日镜控制系统或系统用户)以帮助补偿与第一太阳能塔相关联的不那么高效的定日镜。在某些情况下，可以认为被重新瞄准至第一太阳能塔的定日镜相对于第二太阳能塔而言是“更高效”的定日镜。因此，可以使某些“更高效”的定日镜重新瞄准而变成“不那么高效”的定日镜以实现均匀性目标。

术语在几何上高效指的是从塔看的单独定日镜的尺寸和/或在特定一天/年中时间由单独定日镜反射的日射量与定日镜的物理尺寸之间的比。因此，当从位于北半球的太阳能场上的塔的顶部向下看时，南方定日镜那个可能由于余弦效应而看起来小于相等尺寸和相同定位的北方定日镜。术语在一个位置上部署的定日镜的单独定日镜效率参数指的是当在场中没有其他定日镜的情况下在塔的顶部处或其附近从靶看时将显露的定日镜的尺寸。术语单独定日镜效率参数可以与定日镜的几何效率可互换地使用。

塔与定日镜之间的距离涉及地平面处的塔的质心与定日镜的位置之间的距离。定日镜的位置被定义为定日镜质心的地平面向下投影。两个定日镜之间的距离是其各自位置之间的笛卡尔距离。定日镜的尺寸或定日镜的面积是其反光镜阵列的所有反光镜的面积。某些定日镜可以包括例如在图36中所示的单个反光镜13。针对这些单反光镜定日镜，定日镜的尺寸是单反光镜的面积。多个反光镜定日镜可以具有一个或多个定日镜电动机以使反光镜串联地旋转以跟随太阳。例如，多反光镜定日镜可以包括一对反光镜13A、13B，如图37所示。针对这些多反光镜定日镜，尺寸是用于定日镜的所有反光镜的反光镜面积的和。

表1：定日镜尺寸的示例

用于部署在陆地的区域/区段中的定日镜的总反光镜尺寸或合计反光镜尺寸是陆地的区域/区段/子区段内的所有定日镜(即所有反光镜的合计面积，其中每个定日镜承载具有一个或多个反光镜的反光镜组件)的总/合计尺寸。此陆地中的各种定日镜可以在反光镜组件中包括任何数目的反光镜。还可以计算用于部署在陆地的区域/区段中的定日镜的总反光镜密度或合计反光镜密度作为总反光镜尺寸或合计反光镜尺寸与陆地区域或子区域的面积之间的比。用于定日镜密度的测量单位是每单位面积的定日镜数目，例如每m²的定日镜。另一方面，反光镜密度通常是无尺寸的，例如作为每单位陆地面积的反光镜面积。基本方向指的是正北、正东、正南和正西(按照任何顺序)。称为傍晚的时间可以在地方太阳时1PM之后、在2PM之后或3PM之后的任何时间开始，同时其可以在日落时、日落之前15分钟、日落之前30分钟、日落之前60分钟、日落之前90分钟或者甚至日落之前2小时结束。

太阳能塔的顶部处或其附近的位置可以在顶部处在塔的高度的至多25％、塔的高度的至多20％、塔的高度的至多15％、塔的高度的至多10％、塔的高度的至多15％或塔的高度的至多5％的公差内。相对于塔的顶部处或其附近的一个或多个靶的非倾倒(non-dumping)时间段是由此入射在靶上的通量为入射在靶上的峰值通量的至多95％、至多90％、至多85％或至多80％的时间段。此峰值通量可以对于给定的一天而言作为每日峰值通量、对于给定的月份而言作为每月峰值通量或者对于给定年份而言作为每年峰值通量。通常，该非倾倒时间段并不是在晚上或在无日射或极低日射时间段。在非倾倒时间段期间，通量的量可以为入射在塔的顶部处或其附近的靶上的峰值通量的至少15％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％或至少60％。例如，非倾倒时间段可以在清晨、下午和/或冬季期间发生。然而，这并不是限制，并且可以取决于太阳能动力系统的一个或多个物理参数。

当相对于公开实施例来参考方网格时，如果正方形的拐角是网格点，则可以使正方形内的方网格与拐角对准。水平和垂直邻近网格点之间的距离是方网格的网格参数。环绕正方形内的x％方网格具有网格参数，其长度是环绕正方形的边的长度的x％。例如，与由点{(x₁，y₁，(x₁，y₂)，(x₂，y₁)和(x₂，y₂)}给定的环绕正方形的拐角对准的1％方网格将在{(x₁，y₁)，(x₁+0.01*(x₂-x₁)，y₁)、(x₁+0.02*(x₂-x₁)，y₁)....(x₁+0.99*(x₂-x₁)，y₁)，(x₂，y₁)，(x₁，y₁+0.01*(y₂-y₁))，(x₁+0.01*(x₂-x₁)，y₁+0.01*(y₂-y₁))，等}处具有网格点，

图22是表示具有定日镜12的太阳能场的示意图，每个定日镜12被配置成跟随太阳并使日射改向至中心塔18。例如，该太阳能场可以包括超过50,000个定日镜，虽然根据一个或多个设想实施例，还可以有其他数目的定日镜。太阳能场16可以包括一个或多个径向定向驾驶区42。周向定向驾驶区40可以将定日镜12的外部部分220与接近于塔18的定日镜12的内部部分222划分开。图23示出了场16的一部分的特写视图，其特别地示出了在内部部分222中的定日镜12具有与在外部部分220中的那些不同的布置。图23中的轴上的标记表示与塔18的距离(以米为单位)。

图24识别用于下文参考定日镜密度讨论的太阳能场16中的二十四个不同位置。每个位置可以是例如100m²。在场的北方区段220N中沿着基本上向北的方向可以布置三个位置L₁-L₃。例如在场的西方区段220W中沿着基本上西北的方向可以布置三个位置L₄-L₆。在场的西方区段220W中沿着基本上向西的方向可以布置三个位置L₇-L₉。例如部分地在场的西方区段220W中且部分地在场的南方区段220S中沿着基本上西南的方向可以布置三个位置L₁₀-L₁₂。例如在场的南方区段220S中沿着基本上向南的方向可以布置三个位置L₁₃-L₁₅。例如在场的东方区段220E中沿着基本上东南的方向可以布置三个位置L₁₆-L₁₈。例如在场的东方区段220E中沿着基本上向东的方向可以布置三个位置L₁₉-L₂₁。例如在场的东方区段220E中沿着基本上东北方向可以布置三个位置L₂₂-L₂₄。

用于最接近于塔的每个位置、即L₁、L₄、L₇、L₁₀、L₁₃、L₁₆、L₁₉和L₂₂的中心可以在与塔18例如约350m的距离处。用于距离塔最远的每个位置、即L₃、L₆、L₉、L₁₂、L₁₅、L₁₈、L₂₁和L₂₄的中心可以在与塔18的例如约750m的距离处。用于每个其他位置、即L₂、L₅、L₈、L₁₁、L₁₄、L₁₇、L₂₀和L₂₃的中心可以在与塔18的例如约550m的距离处。

下表2示出了用于在图24中识别的不同位置的定日镜密度值。在表2中列出的密度值举例说明可以将场的不同象限或部分中的定日镜密度设计成变化，即使位置否则与塔是等距的。另外，用于相对于塔同样地定位的位置的定日镜密度比可以例如作为与塔的距离的函数而改变。例如，南北定日镜密度比可以随着与塔的距离而增加。

为了举例说明，位置L₁₃和L₁示出在相同距离处的南方场220S和北方区段220N中的密度是不同的。可以针对在南方区段220S和北方区段220N中相对于塔18同样地定位的位置来定义南北密度比。特别地，对于L₁₃和L₁而言；南北密度比是2.32/2.09＝1.11。将L₁₄值和L₂值相比较得到2/1.66＝1.2的南北密度比。将L₁₅值与L₃值相比较得到1.62/1.25＝1.3的南北密度比。因此，通过增加与塔18的距离，同样布置的位置(即在与塔18相等的距离处)之间的南北密度比可以增加。

表2：太阳能场中的不同位置处的定日镜的密度

太阳能场的南方部分中的定日镜密度可以超过太阳能场的北方部分中的定日镜密度。在图22-图24和表2中所述的实施例可应用于在北半球的太阳能场。在南半球中，此结果将是相反的。换言之，在南半球中，太阳能场的北方部分中的定日镜密度将超过太阳能场的南方部分中的定日镜密度。

在北半球中，南方定日镜可能由于余弦效应而趋向于弱于其同样定位的北方对应物。相反，在南半球中，北方定日镜可能由于余弦效应而趋向于弱于其同样定位的南方对应物。然后在具有较弱定日镜的区域中(相对于具有较强定日镜的区域)以增加的密度来部署定日镜以便提供附加日射反射能力以补偿或至少部分地补偿该弱点可能是有利的。当接收机具有基本上相同尺寸的北和南面时，太阳能场的南方部分(即在几何上不那么高效的区域)中的增加的定日镜密度可以帮助实现接收机的表面上的更均匀的热通量或均匀温度分布。另外或替换地，较弱定日镜可以包括较大反光镜。

另外，还可以定义东西密度比。为了举例说明，位置L₇和L₁₉示出在相同距离处的西方区段220W和东方区段220E中的密度是不同的。可以针对在西方区段220W和东方区段220E中相对于塔18同样地定位的位置来定义东西密度比。特别地，对于L₇和L₁₉而言，南北密度比是2.14/2.08＝1.03。将L₈值与L₂₀值相比较得到1.88/1.75＝1.05的南北密度比。将L₉值与L₂₁值相比较得到1.52/1.4＝1.08的南北密度比。因此，通过增加与塔18的距离，同样布置的位置(即在与塔18相等的距离处)之间的东西密度比可以增加。

太阳能场的西方部分220W中的定日镜密度可以超过太阳能场的东方部分220E中的定日镜密度。用于下午时段中的电的电费可以大于用于早晨时段中的电的电费。因此，可以使例如此处所述的定日镜的放置最优化以使下午电力生产和/或到塔18的下午日射最大化以便在下午几个小时期间在塔18中的接收机上实现期望水平的日射或通量，这可以用于使收益或收益/场成本函数最大化或至少增加。此类收益/场成本函数可以将定日镜的密度或数目和/或反光镜的合计尺寸或反光镜密度考虑在内，例如以捕捉每个定日镜的收益或反光镜资本成本的某种比或其他函数。例如，可以使定日镜的放置最优化以在下午几个小时期间在周围接收机的所有通量接收表面上获得基本上均匀的日射。在另一示例中，可以使定日镜的放置最优化以使入射在面对在下午几个小时期间具有最低效定日镜的太阳能场区域的接收机表面上的日射量或通量最大化或至少增加。下午电力生产的最大化和/或到塔的下午日射的最大化和/或在下午期间在接收机上实现均匀日射/通量可以以早晨电力生产和/或到塔的早晨日射和/或在早晨期间在接收机上实现均匀日射/通量为代价，因为可以部署在太阳能场中的定日镜的总数和/或反光镜面积的总量可能是固定的和/或受约束的。

当设计具有有限数目的定日镜(例如由于预算或地理约束)的用于下午功率的优先产生的太阳能场时，可以在场的西方部分中布置比东方部分更大数目的定日镜。即使场的西方区段中的定日镜与在场的东方区段中同样定位的定日镜相比在塔接收日射的量方面可能平均起来较弱(即在几何上不那么高效)，出于产生提高水平的下午电力的目的，该定日镜布置也可以优选这些较弱的西方定日镜。

为了设计太阳能场，可以建立成本函数，其约束可以在包括在至少两个基本方向(例如南北、东西)的部分的太阳能场中部署的定日镜的总数和/或总反光镜面积。可以要求太阳能场具有提高的下午电力生产和/或到与太阳能塔相关联的靶的提高的合计日射反射，即使以早晨电力生产和/或从定日镜到太阳能塔靶的早晨日射改向为代价。响应于该成本函数，可以设计指定部署的定日镜布局，其中，在场的一个部分中比在沿相反的基本方向的场的一部分中存在更多的定日镜(或更大定日镜密度或更大的平均反光镜尺寸或更大的合计反光镜尺寸)，例如，场的南方部分中的更大数目的定日镜对比同样定向的北方部分。替换地或另外，可以使用该成本函数来设计太阳能场，其中，在场的西方区段中比在东方区段中部署更多定日镜和/或在西方区段中比在东方区段中以更大的密度部署。该部署可以根据任何方案和/或特征，包括但不限于在此公开的方案和/或特征的任何组合。

图25表示其中部署了定日镜的太阳能场的区域。太阳能场的一个部分可以是北方正方形区域252。太阳能场的另一部分可以是南方正方形区域254，其基本上是跨以塔28为中心的东方轴的北方区域252的镜像。可以使北方区域252和南方区域254两者与基本方向对准，即图中的两个垂直边平行于南北方向，而图中的两个水平边平行于东西方向。北方区域252和南方区域254两者可以具有基本上相同的东西偏移，即从以塔18为中心的南北轴移位。对于南方区域252而言，在从塔18的中心至北方区域252的中心256的矢量259之间可以存在偏差角257。对于南方区域254而言，可以在从塔18的中心至南方区域254的中心258的矢量(未示出)之间定义类似的偏差角(未示出)。由于北方区域252和南方区域254是相互的南北镜像，所以其偏差角257一定是相同的。

在图26-图27中图示出南北和东西镜像的概念。针对陆地的区域的南北镜像，东西偏差角267对于陆地的两个区域、例如区域262及其镜像264而言是相同的。针对陆地的区域的东西镜像，南北偏差角277对于陆地的两个区域、例如区域272及其镜像278而言是相同的。如图28-图29所示，可以检查多个子区域283A-D、287A-D，其可以也可以不是分开的(参见图29中的293A-B和297A-B)，完全包含在北方区域282或南方区域284内。例如，可以由具有中心285A的小正方形来定义北方正方形区域282内的较小子区域283A。

如图30所示，为了区域302完全保持在较大区域300内，区域302只能位于由其范围定义的位置上。较大正方形300内的小正方形302的移动范围308以较大正方形内的点的轨迹306为界，其中，区域的中心304可以定位成使得区域302完全保持在较大正方形300内。此范围308表示小正方形的中心304的一组可能位置。

以下段落适用于基于北半球的塔-定日镜系统，其中，塔的南方的定日镜的总数(或所有定日镜的合计反光镜尺寸)超过塔的北方的定日镜的总数(或所有定日镜的合计反光镜尺寸)。针对基于南半球的系统，塔的南方的定日镜的总数(或所有定日镜的合计反光镜尺寸)将超过塔的北方的定日镜的总数(或所有定日镜的合计反光镜尺寸)。因此可以通过将北方和南方的叙述互换以说明此特征来将以下描述应用于南半球实施例。

参考图28，可以在区域283A的位置在北方区域282内时的区域283A内的定日镜的数目和/或所有定日镜的合计反光镜尺寸与南方区域284内的小正方形283A的南北镜像287A内的定日镜的数目和/或所有定日镜的合计反光镜尺寸之间进行第一比较。可以针对北方和南方区域282、284内的不同镜像区域执行附加比较，例如283B与287B、283C与287C以及283D与287D。每个比较可以涉及例如小正方形283A中的定日镜的总数与南方小正方形287A中的定日镜的总数的比和/或小正方形283A内的所有定日镜的合计反光镜尺寸与南方小正方形287A中的所有定日镜的合计反光镜尺寸的比。

如图29所示，可以在第一比较涉及区域293A、297A且稍后的比较涉及区域293B、297B时执行此比较，其中，区域293A、293B(和因此的297A、297B)相互重叠。参考图30，还可以使区域302遍及其整个范围308滑动，例如通过将区域302移动极小的量以覆盖整个范围，使得范围308的每个点被区域302的中心304访问仅一次。针对区域302的中心304可以位于其中的范围308内的每个点，例如在南方区域294内，存在区域302的中心304的南北镜像位置。

针对范围308内的区域302的中心304的每个被访问位置，区域302的北方版本中的定日镜的总数和/或总反光镜尺寸对比区域302的南方版本中的定日镜的总数和/或总反光镜尺寸的另一比较。这可以针对范围308内的较大或者甚至无穷大的数目的位置执行。因此，可以执行许多比较。在某些实施例中，可以每当区域302的中心304移动时执行比较。替换地或另外，可以使区域302的中心304局限于等于范围308的尺寸、即由范围308定义的正方形的边的长度的5％、0.1％或0.01％的移动。

基于此移动距离，可以讨论根据范围308内的位置的北方子区域与其南方镜像对应物之间的一组(例如一大组)逐一比较。对于这组比较，该组中的大多数比较可以表现出以下特征中的一个或多个：(1)北方子区域和南方子区域两者中的定日镜的数目为至少2、3、5或10个定日镜或者至多12、10、7、5或3个定日镜；(2)南方区域、例如区域287A中的定日镜的总数与北方区域、例如区域283A中的定日镜的总数之间的比为至少1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.1、1.12、1.14、1.16、1.17、1.18、1.19或1.2；以及(3)南方区域、例如区域287A中的定日镜的总数的合计尺寸与北方区域、例如区域283A中的定日镜的总数的合计尺寸之间对比为至少1.01、1.02、1.03、104、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.1、1.12、1.14、1.16、1.17、1.18、1.19或1.2。例如，在图28中，单个比较可以比较区域283A和287A中的定日镜的总数或所有定日镜的合计反光镜尺寸，第二比较可以在区域283B和287B之间，第三比较可以在区域283C和287C之间，并且第四比较可以在区域283D和287D之间。

可以针对太阳能场中的给定位置定义参数α。特别地，α可以定义从给定位置至塔的距离和中心塔或塔中的靶的高度之间的比。因此与具有较小值的那些相比较大的值表示距离塔更远的位置。例如，针对大型太阳能场(即大于50000个定日镜)和约130m和140m之间的塔高度，当从特定位置到塔的距离是550m时，则α可以在约3.9与约4.25之间。在实施例中，北方区域252和相应南方区域254的多数、大多数或者全部可以具有超过2.0、2.5、2.7、3、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75、5、6、7、8、9或10的α。

图31-32图示出不同区域中的密度的变化。图31表示北方场中的定日镜的数目，而图32表示南方场中的定日镜的数目。每个定日镜具有指示场内的相对密度的到最近邻定日镜的距离。在图31-图32中，已经描绘了用于每个最近邻距离(以米为单位)的定日镜的数目。如从图31-图32应显而易见的，在北方场与南方场中的定日镜布置之间存在差异。

在实施例中，可以在单个地理位置处提供共同定位的多个单塔太阳能场，如图33所示。例如，可以提供具有各自的太阳能场330A-330D的四个塔18A-18D。在实施例中，可以仅使每个场330A-330D与其塔18A-18D相关联。可以将每个场内的定日镜仅配置成使日射改向至其各自的塔，即场330A中的定日镜将被配置成仅使日射改向至塔18A。场330C、330C中的最南方区域332、334可以在所有塔18A-18D的南方，由线336定义。在此所述的各种原理可以应用于任何场330A-330D或场的组合。图34-图35图示出用于塔和太阳能定日镜场的共同定位的其他配置。在图35的示例中，认为某些场部分352、354对于特定的一行太阳能场350C、350D、350F而言在最南面。在实施例中，从任何定日镜或定日镜的区域到其各自塔的距离与从任何定日镜或定日镜区域到塔中的另一个的距离之间的比可以小于0.9、0.7、0.5、0.3、0.2、0.1或0.05。

在实施例中，可以将场中的一个或多个中的定日镜配置成替换地指引不同塔处的日射以补偿不那么高效的定日镜。例如，图33中的塔18A可以从塔18C“借用”场330C的南方部分中的某些定日镜(即更高效的定日镜)以补偿场330A的南方部分中的定日镜(即不那么高效的定日镜)。因此可以将从场330C的北方部分借用的定日镜从相对于塔18C而言(即在塔18C的北方)在几何上更加高效的取向转换成相对于塔18A而言(即在塔18A的南方)在几何上不那么高效的取向，然而，现在指向塔18A的南面的增加的定日镜数目可以用于补偿场330A的南方部分的降低的效率，并且可以用于促进接收机的均匀性条件，至少当塔18A中的接收机具有基本上相同尺寸的北面和南面时。

太阳能场的点示意图是描述太阳能场中的定日镜布局的按比例图，由此，用单个圆点来表示单独的定日镜，每个分别位于各定日镜位置处(参见例如图41-49)。虽然某些点示意图常常包括虚拟连接线或弧(其描述在其上面部署了定日镜的弧或线)，但并不存在这样的要求。在某些现有技术太阳能场的点示意图中，太阳能场的非局部区域内的大部分或所有定日镜通常是根据有序弧布局图案(参见例如图38-图39)布置的。在其他现有技术示例中，可以约束定日镜的布置，使得在穿过太阳能场的相当大的非局部部分的直线上以规则的间隔部署定日镜。在两种情况下，现有技术系统中的定日镜被以规则间隔部署在线上或弧/曲线上。

图38-图39涉及高度约束和/或高度有序的布局图案，特别是被约束于穿过太阳能场的线或弧上的部署的定日镜的布置。相反，在此公开的太阳能场的实施例包括其中在不约束于任何特定线或弧的情况下(即没有用于指定区域和/或场的边界的分开的全局几何约束)使定日镜部署最优化的太阳能场的区域。因此当以更大的比例看公开太阳能场的点示意图时(与仅考虑定日镜布局的相当大的区域内的小局部化区域相反)，在太阳能场的大的非局部距离内可能不存在可辨别的显著线图案或显著弧图案。

在实施例中，可以以促进日射到诸如蒸汽、电或生物量的有用能量形式的更高效率转换的方式来布置定日镜。可以通过以使得在不使定日镜的部署约束于特定线或弧的情况下布置这些更远定日镜的方式来部署相对更远离塔的某些、大部分或基本上所有定日镜而使太阳能塔系统的效率最优化。通过放松此类约束且通过采用一个或多个最优化例程(即，其中该例程可以在太阳能场的相当大的区域内享有更多的自由度，但不一定是整个场)，可以相比于更有序的布局方案而言实现改善的效率。

太阳能场的效率可以涉及作为基本投资成本的函数的指向塔中的接收机的日射的总强度或量。例如，可以作为总反射能力除以定日镜的反光镜的总面积的某个度量来测量效率。另外，从最优化得到的太阳能场可能由于通过定日镜场的预定义通道的缺乏而更加难以保持。太阳能场的区域中的有条件驾驶区的使用可以在没有这些区域中的线或弧约束、同时允许维护车辆访问这些区域中的定日镜的情况下允许场布局的最优化。

在不使太阳能场的一个或多个区域中的定日镜部署约束于特定线或弧的情况下，从大规模最优化例程得到的布局可以表现出以下特征中的一个或多个：

(1)当观看场的点示意图(或场的相当一部分)时，太阳能场的外部区域中的定日镜不一定部署在全局线布局和/或全局弧布局(或其组合)上。例如，定日镜的场的外部区域可以在为塔的高度的至少2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍的距离处。

(2)即使外部区域的总布局图案不约束于全局线或弧图案，也不存在定日镜必须避免局部图案部署的要求。替代地，可以遵守一定数目的局部化图案。例如，可以存在定日镜的某种局部化中断锯齿形图案，其中，存在相互之间被中断并遍及整个场部署的许多定日镜锯齿形集群。

在实施例中，用于计算定日镜布局的方法可以包括全局最优化、元启发式和/或其他计算技术。定日镜布局的此类计算可以采取其中定日镜布局基本上没有与场的非局部区域上的有序或弧/线支配图案相关联的约束(即不局限于线或弧上的部署)的方式。可以用相对高的定日镜场日射改向效率参数来表征结果得到的定日镜布局。最优化可以基于使在一个或多个一天中时间和/或在一个或多个一年中时间由太阳能场的一个或多个部分中的定日镜实现的从太阳能塔的靶(或顶部)看的地面覆盖或地面掩蔽最大化。

图38-图39表示第一场(“场1”)有序布局380、390，其中，定日镜12被部署在中心塔周围的同心圆382上和/或在塔处发起的径向线384上。图40-图41表示在不约束于特定线或弧的情况下已被最优化的场的各部分中的定日镜布置中的第二场(“场2”)。相对于图38-图39的第一场(场1)和图40-图41中的第二场(场2)两者，为了明了起见仅图示出有线数目的定日镜；然而，太阳能场的实际实施例可以包括部署在例如约4km²的面积内的超过50000个定日镜。该定日镜可以具有相同的形状、尺寸和高度。两个场都以通向塔18的的四个径向便道42为特征，例如，如图42所示。

图42-图49图示出场1的弧约束布局(即图42、图44、图46和图48)与场2的最优化无约束布局(即图43、图45、图47和图49)之间的对比。特别地，图43表示场的东北部分400NE，图45表示场的西北部分400NW，图47表示场的东南部分400SE，并且图49表示场的西南部分400SW。

在场2中，在接近于塔10的定日镜(例如在中央区域402中)与远离塔17的定日镜(例如在外部区域400中)之间存在布置方面的差异。可以将远定日镜(在外部区域400中)定义为具有至少为2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、7.5或10的塔-定日镜距离与塔的高度之间的比的定日镜。在中央区域402内，可以以更有序、相对密集的布置来布置定日镜(例如约束于线或弧)，同时可以在没有到线或弧的任何约束的情况下使外部区域400中的定日镜的部署最优化。

可以部署多区域方案，其中，对于接近于塔18的区域而言，例如区域402，以某种规则网格图案来部署定日镜。此规则网格图案或其他类型的装入(packing)图案可以改善定日镜装入和/或使其最大化，甚至以使用过多定日镜或过多合计反光镜面积来使每反光镜面积度量最大化为代价。在这些封闭区域中，显著的定日镜布局图案可以是非常有序的网格图案，诸如三角形网格图案或六边形密装入图案。对于更远离塔18的区域而言，例如区域400，其中定日镜远离塔18，在不考虑特定的图案或期望的布局方案的情况下，部署被最优化。在实施例中，可以针对从塔的顶部处或其附近的位置(或任何其他地面上位置)看的地面覆盖范围且通过不要求线或规则弧/曲线上的定日镜部署(或通过要求线或弧上的定日镜布局但并进一步约束布局从而要求线或弧上的处于规则间隔的大多数定日镜的布局)来使定日镜布局最优化。此类优化可以导致用于给定定日镜密度和/或反光镜密度的相对高水平的反光镜导致的地面遮蔽。由太阳能场中的一个或多个位置处的定日镜实现的此相对高水平的地面覆盖可用于促进太阳辐射到有用能量的更高效转换有用。

下面参考图50-图52来讨论地面覆盖(或地面遮蔽)的概念。每当在此提到地面覆盖(或地面遮蔽或地面掩蔽或地面阻挡)时，其是关于从太阳能塔内的高度、例如在塔的该顶部处或其附近的位置处看太阳能场。当从特定观看位置500看场的某个区域时，例如从太阳能塔18的顶部处或其附近的接收机20(或其他靶)，地面的某些部分将是从观看位置500可见的，而地面的其他部分将被旨在将日射指引到接收机20处的定日镜12的反光镜13遮蔽。观看位置500可以对应于定日镜12在跟随太阳的同时向其反射日射的靶20上的位置(即靶或接收机20上的瞄准点)。当太阳能场的限定区域具有较大数目的定日镜和/或具有比太阳能场的其他区域大的反光镜面积的定日镜时，这可能导致其中该限定区域具有更高程度的地面覆盖的情况。

除定日镜密度和/或反光镜密度之外，用于其中部署了定日镜的太阳能场的特定区域的地面覆盖可以取决于许多附加因素，包括但不限于：(1)一天中时间和/或一年中时间；(2)太阳能场的地理位置；(3)正在分析其地面覆盖的太阳能场的部分的实际定日镜布局(例如定日镜的几何结构，诸如定日镜之间的距离、连接定日镜的矢量的角或定日镜布局的任何其他方面)；(4)每个定日镜的尺寸、形状或高度；(5)塔的高度(或其高度和位置可以是也可以不是与太阳能靶诸如接收机20的位置重合的观看位置的高度)；以及(6)从太阳能塔到太阳能场的该部分(即正在确定或分析其地面覆盖的部分)的距离。

在实施例中，可以针对一个或多个一天中时间和/或一年中时间在太阳能场中的一个或多个位置处分析地面覆盖。例如，可以分析一个或多个定日镜布局并根据由定日镜布局提供的地面覆盖来分配分数。观看位置可以是太阳能塔处或其附近的太阳能靶的位置。可以根据所选一天中或一年中时间或根据某个时间平均值或加权时间平均值来分配分数。替换地或另外，可以通过分析太阳能场中的多个位置上的地面覆盖来计算分数。针对将部署在陆地的给定区域中的给定数目的定日镜和/或给定尺寸的定日镜反光镜，可以存在许多潜在定日镜布局。当定日镜未局限于线或规则弧/曲线上的部署时，潜在定日镜布局的数目事实上可以是相当大的。这些潜在定日镜布局中的每一个可以与不同的地面覆盖分数相关联。

在此所述的实施例可以涉及用于产生描述中心塔太阳能热电厂中的至少某些定日镜的位置的太阳能场布局的技术。可以执行定日镜配置的空间的搜索以分析地面覆盖或从地面覆盖导出的其他参数。对应于可能定日镜布局方案的空间的搜索空间可以是相当大的。作为尝试采用蛮力技术的替代，全局最优化算法可以使场中的定日镜中的至少50、100、500、1000或5000个的位置最优化。例如，可以使用全局最优化算法来确定用于太阳能场的外部区域中的定日镜的部署位置(即，具有大于塔高度的至少两倍的定日镜至塔距离)而不使该部署约束于特定线或弧。

可以采用最优化工具来获得用于定日镜布局的大搜索空间中的给定地面覆盖导出函数或用于定日镜场的给定部分的全局最佳值的近似值。最优化工具可以包括但不限于全局或局部搜索随机/概率工具、元启发式算法、模拟退火算法、登山算法、遗传算法、动态编程和/或蚁群算法。地面覆盖导出函数可以包括遍及场或场的区域的时间平均总地面覆盖。此时间平均地面覆盖函数可以是以其他一天中时间和/或其他一年中几天为代价优先选择夏天几个月和/或傍晚几个小时中的更大地面覆盖范围的加权函数。

在实施例中，用于确定太阳能场布局的方法可以包括首先选择用于定日镜放置的太阳能场的一个或多个部分。可以针对一组定日镜确定位置，诸如太阳能场的较大区域内的定日镜，此类区域组成太阳能场的至少50％、70％、80％或90％。使用一个或多个最优化技术，可以生成用于太阳能场的所选部分的场布局方案。随后，可以根据所生成的布局方案将定日镜安装在太阳能场中。

场布局方案的生成可以使得从塔的顶部处或其附近的位置看的由定日镜实现的地面覆盖或地面遮蔽可以被至少局部地最优化。地面覆盖/遮蔽可以仅仅是太阳能场中的区域中的定日镜使日射改向至太阳能塔的顶部(或在顶部附近)的总能力的一个度量。还可以使用其他度量。另外或替换地，针对太阳能场的一个或多个非局部区域，诸如相对远离塔的太阳能场的区域，当使用于太阳能场的一个或多个部分的布局方案最优化时，可以在不约束于任何特定线或弧的情况下确定布局方案。

图50-图52可以涉及位于塔10和观看位置/目标点500的西面的西方定日镜，虽然可以针对太阳能场的其他区段中的定日镜得到类似的推理。现在参考图50，由于定日镜12跟随太阳以将日射14反射到接收机20上的目标点500，因此定日镜12的反光镜13的取向(例如仰角和/或方位角)在整个白天都改变，从早晨的取向13_MO至下午的取向13_AF。

从观看位置500看，定日镜12的反光镜13的存在将遮蔽地面。由于不同的一天中时间的定日镜的不同取向，被遮蔽区域的尺寸和/或位置可以针对每个定日镜改变。例如，由于早晨的反光镜的取向13_MO，相对于观看位置500产生被遮蔽区域502，同时下午的反光镜的取向13_AF可以导致较小的被遮蔽区域504。针对北半球中的任何一天中时间，由在塔的正北的给定距离处的单独定日镜引起的地面被遮蔽区域的尺寸可以大于在部署于塔的正南的相同距离处的情况下将由同一单独定日镜引起的地面被遮蔽区域的尺寸。在南半球，这种情况将相反，使得南方定日镜可以与相应的北方定日镜相比引起每个定日镜更多的地面遮蔽。

图51图示出两个都部署在塔10的西面的两个定日镜12。反光镜13的部分512相对于观看位置500被相邻定日镜12阻挡。换言之，被此部分512反射的日射将被定日镜12的反光镜13阻挡而不能到达观看位置500。可以将此部分512视为浪费反光镜空间，即在某些反光镜取向期间未用来将日射指引到接收机处的可用反光镜空间。另外，在被每个反光镜13遮蔽的区域之间可以存在重叠，从而在地面上产生单个被遮蔽区域510。通过将定日镜更远地分离，如图52所示，由每个反光镜产生的被遮蔽地面区域变成单独且不同的区域520、522，在其之间存在间隙524。此间隙524表示在其当前布置和取向中未被定日镜遮蔽的地面区域。由于此间隙将是从观看位置500可见的，所以其可以表示浪费空间，即在某些反光镜取向期间未被用来将日射指引到接收机处的陆地。

在定日镜场布局的最优化中可以使用被阻挡的每个反光镜13的部分513和/或被遮蔽区域、例如510的尺寸和/或被遮蔽区域之间的距离、例如间隙524的尺寸。通过不使定日镜布局约束于特定线或弧且通过实现包括上述地面覆盖考虑的每密度范围的地面覆盖最优化程序，可以获得高效的定日镜布局。

通过避免对太阳能场布局施加弧或线约束，可以使被定日镜遮蔽的地面的量(即在一时间点或在一个或多个时间段内时间平均)最优化。在实施例中，这可以涉及其中允许定日镜位置显著地偏离可以在太阳能场内限定规则或有序图案的任何线或弧的情况。另外或替换地，可以使定日镜的部署局限于例如同心弧；然而，沿着每个弧的定日镜放置可以在相当程度上基本上不规则。另外或替换地，可以将定日镜的部署约束在以太阳能塔为中心的同心驾驶区内的区域内。诸如模拟退火算法的算可以在没有任何进一步几何约束(诸如布置在线或弧上)的情况下确定用于每个区域内的定日镜的最佳位置。该算法可以基于例如从太阳能塔中的靶看的地面遮蔽而使每个区域中的定日镜位置最优化。

现在参考图53，示出了从塔18的顶部处或其附近的位置看的太阳能场的一部分、例如图40-图41中的场2的内部部分402的北方区段的视图。图54示出了太阳能场的一部分，例如图40-图41中的场2的外部部分400N的北方区段。同样地，图55-图56图示出图40-图41中的场2的内部部分402和外部部分400S的南方区段。图53-图56因此图示出太阳能场内的定日镜的布置的地面遮蔽性质。与作为点示意图(即太阳能场的鸟瞰图)来看时相比，该太阳能场在从塔的顶部处或其附近看时看起来更加有序(即，因为其被设计成使地面遮蔽最大化)。

用于场的外部部分、诸如图40所示的太阳能场的区域400的定日镜放置可以不考虑特定线弧或弧图案，同时用于场的内部部分的定日镜放置可以高度约束于特定的线或弧。例如，在图58中，更接近于塔的场2的内部场582可以更有序和/或基本上符合网格布局，同时可以在不约束于特定线或弧的情况下确定外部场580中的定日镜的位置。针对图57所示的场1，接近于塔的内部场572和远离塔的外部场570两者都具有根据线图案(在内部部分572中)或弧图案(在外部部分570中)部署的定日镜。与图58的场2相反，图57中的场1的定日镜的位置被选择为沿着全局线或弧图案(即约束于线或弧图案上的部署)处于规则间隔，这可以导致用于一个或多个一天中时间和/或一个或多个一年中时间的小于最佳的地面覆盖。虽然图58中的场2具有其中可以观察到局部线或弧图案的外部区域580，但应注意的是用于这些定日镜的位置是在不要求沿着特定全局线或弧图案的部署的情况下确定的。相反，场2的布局中可辨别的任何局部图案是相对于地面覆盖的最优化的而不是用于沿着某些线或弧的定日镜部署的要求的产物。

在实施例中，定日镜的太阳能场可以提供在此公开的任何特征的任何组合，包括但不限于以下特征的任何组合(对于范围而言，上限和下限的任何组合限定可能的范围)：

(1)定日镜设定尺寸特征—例如，任何特征可以涉及太阳能场或其一部分中的至少10、50、100、150、200、500、1000、3000、5000、10000、20000、50,000或100,000个定日镜的定日镜组；

(2)定日镜高度特征—例如，任何特征可以涉及定日镜组，其中，认为任何位置上的一组定日镜的全部、多数或相当多数是短的。例如，定日镜高度H(即从局部地面起的反光镜组件的质心的高度)为至多10m、7m、5m、3m、2.5m或2m。例如，定日镜高度H与塔高度之间的比为至多20％、10％、5％、3％、2％、1.5％或1％；

(3)反光镜尺寸特征—针对任何尺寸的任何一组定日镜，平均反光镜尺寸可以例如为至少1m²、3m²、5m²、10m²或12m²或至多50m²、30m²或20m²；

(4)均匀反光镜尺寸—定日镜可以具有基本上相同尺寸或具有具有例如至多0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.03、0.01或0.005的反光镜组件尺寸的标准偏差与平均反光镜尺寸之间的比的反光镜组件；

(5)定日镜密度—可以以至少0.1、0.3、0.5、0.75、1、1.5或2.5或者至多10、5、3、2、1.5或1的密度(每100m²的定日镜)在太阳能场的区域中部署一组定日镜；

(6)反光镜密度—可以在太阳能场的区域中部署一组定日镜以提供至少1％、5％、10％、15％、20％或25％或者至多70％、50％、30％、20％、15％或10％的反光镜密度(即给定区域内的所有定日镜的所有反光镜阵列的反光镜的总面积除以给定区域的尺寸)。

如上文所讨论的，根据针对‘地面阻挡能力’最优化的布局方案—即其中不使定日镜约束于线或弧的定日镜方案来部署定日镜是有用的。图61图-65示出了‘地面阻挡能力’的特定情况(即从在塔的顶部处或在塔的顶部处或其附近从观察者的角度看的地面的净掩蔽)。在塔的顶部处或其附近的位置处从观察者的角度看，定日镜反光镜‘遮蔽’(等价地，“掩蔽”或“隐藏”)了太阳能场的地面。当定日镜相互足够接近时，在某些一天中时间，相邻定日镜的视线重叠(再次地从塔上的观察者的角度看)减少了相对于合计定日镜反光镜面积的被遮蔽地面面积。在其中在没有将强迫其在线或弧上的对准的任何约束的情况下使定日镜布局最优化的实施例中，减少了相邻定日镜之间的重叠量，给定相同的密度和定日镜尺寸，与使定日镜约束在线或曲线上的布局方案相比，实现了更大水平的‘地面遮蔽’。说明这一点的另一方式是当允许定日镜位于不遵循线或弧的位置上时可以使得相对于塔中的有利点的地面遮蔽效率(每个定日镜或每单位定日镜反光镜面积的遮蔽面积)更大。

针对图61中的标记为L1-L24的24个位置，从位于其高度为约135米的塔的顶部处的观看者的角度看，分析并比较场1和场2中的定日镜遮蔽地面的能力。每个区域L1-L24包括至少50个定日镜。针对一年中的某些时间点完成该分析。如下选择24个位置：在北方约350m、约550m、约750m处(3个位置)、在西北方约350m、约550m、约750m处(3个位置)、在东北约350m、约550m、约750m处(3个位置)、在南方约350m、约550m、约750m处(3个位置)、在西南约350m、约550m、约750m处(3个位置)、在东南约350m、约550m、约750m处(3个位置)、在西方约350m、约550m、约750m处(3个位置)、在东方约350m、约550m、约750m处(3个位置)。

图62-图65分别图示出用于在约35°20′26″N、115°18′38″W维度处的加利福尼亚Ivanpah附近的太阳能场位置的一天中3个时间(即9AM、中午、4PM)的三月、六月、九月和十二月结果。在图62A、图63A、图64A和图65A中，列B-H示出了表示从塔的顶部处看的被定日镜遮蔽的地面的百分比的地面遮蔽参数(G.O.)，而列I-N示出了每单位地面面积的定日镜。针对性能被最优化的定日镜密度趋向于越接近塔且在场的南方部分中较大。不同于地面遮蔽参数，定日镜密度不改变，并且因此不取决于一天中时间或一年中的月份。

图62B、图63B、图64B和图65B，列Q-V示出了密度归一化地面遮蔽参数，其表征一天中的不同时间或一年中的月份的根据定日镜布局方案部署的定日镜遮蔽地面的效率(GO.O/Dens)。列W-Y示出用于两个场中的24个位置的G.O./Dens。列Z-AB示出了与列W-Y相同、但被使用粗略不精确取向求平均方案进行取向求平均的结果。列AC-ACK示出了未被根据给定区域(即L1、L2...L24)中的定日镜反光镜密度进行归一化的地面遮蔽参数。

图62B、图63B、图64B和他图65B示出了场2趋向于在遮蔽地面方面(即从塔的顶部处或其附近看的)比场1更加高效。特别地，可以观察到在某些位置上，(i)场2中的定日镜的G.O./密度与(ii)场1中的定日镜的G.O./密度之间的比趋向于超过1—即超过至少百分之几。

图61-图65的示例显示其中定日镜并未约束于圆弧或线的定日镜布局的最优化与使用其中定日镜被约束于线或弧的可比当定日镜布局可获得的相比实现了更大的每单位反光镜面积的地面覆盖范围。某些实施例涉及基于中心塔定日镜的系统，其包括部署在太阳能场中的多个定日镜。可以将定日镜-塔系统部署在北半球或南半球的任何位置上—例如在超过20度或超过25度或超过30度和/或小于50度或小于45度或小于40度或小于35度的维度处。

在场1和场2两个情况下，定日镜的布置是远离塔的场的特性。越接近于中心太阳能塔，在没有系统效率方面的显著恶化的情况下，可以在几何上受约束方案中部署定日镜。越远离中心太阳能塔，可以通过在不约束于线或曲线的情况下的布置来实现定日镜的最佳布置。虽然用于布置定日镜的现有技术系统可以最优化，但其在采取约束的情况下这样做，例如在使沿着行列(rank)的定日镜之间的间距最优化的同时在同心行列中布置定日镜以通过使连续的行列交错来使远处行列被更近行列的阻挡最小化，以或多或少地实现蜂窝式布置。因此，一个行列的定日镜以角度A间隔开，下一行列的定日镜将被与所述一个行列的那些以A/2间隔开。

行列内的间距图案可以改变，并且还可以改变同心行列之间的距离，但是沿着具有不超过行列之间间距的三倍或不超过线或弧的直接径向范围内的定日镜的平均最近邻距离的三倍的平均间距的每个行列具有许多定日镜的重复图案。这在随机观察时使得行列被很好地限定且显眼。请注意，在此所述的场1示例是受线或弧约束的布局图案的非常明显的示例。存在更加不明显的示例，但是仔细检查显示处几何约束，例如平行弧的重叠。约束简化了最优化中的自由度，并且允许在简化约束内获得全局最佳配置。在此提出的方法和结果必须在通过采用不保证提供全局最佳解决方案的最优化方法来获得全局最佳值之前，以便实现定日镜的非几何约束布置，其已被发现针对先前未被认为对确定场布局有用的某些最优化成本函数实现了更优化的水平。这些包括复杂的成本函数(例如季度收益或季度电输出)或更简单的成本函数，诸如从塔中的接收机附近的有利点看的地面遮蔽(例如在接收机的接收机高度的0.5倍内)。

图66示出了其中如在726处所指示的定日镜722的间距沿着某些弧基本上均匀(沿着弧等间距)且如在728处所指示的在其他弧730上基本上不均匀(三个接近然后是间隙；重复)的场布局720的区段。画出弧728是为了示出定日镜位于弧或线上，即使其间距是不均匀的。并且，该图示出了同心或平行的弧。这些同心弧可以是基本上圆形的、椭圆形的或卵形的。图67示出了根据公开主题的实施例的远离塔且是反映最优化场布局的来自以上图23的场220的区域。这是其中定日镜747看起来相当接近于落在直线744或弧742上、但仔细检查显示其没有的示例。场220与场720的不同之处在于不能将线或弧、或者特别是平行线或同心弧放置成使得其延伸通过相互间隔开不超过邻近于或在线或弧上的定日镜的平均(最近邻)间距的三倍的至少20个定日镜。

可以从需要多少信息以表征定日镜的位置的观点来看作为落在线或弧上的定日镜的表征。以相同的方式且由于通过使定日镜位置约束于线或弧能够减少最优化的维数的相同原因，与无约束的一个相比，要定义约束最优化的布局需要较少的信息(假设无约束最优化的方法利用定日镜的放置的无限制自由且不产生可能反映在最优化结果中的内部限制)。换言之，约束最优化的布局具有比无约束的一个更少的信息或更小的熵。用以检测直线或诸如弧的其他曲线的存在的算法有许多，并且被图像处理或图像压缩领域的技术人员很好地理解。例如，用于图像处理和图像压缩的算法被很好地开发，并且可以用来检测曲线并确定表示场布局所需的最不复杂类型的曲线。一旦被检测到，可以针对平行条件测试曲线。可以将曲线的数目和落在曲线上的定日镜位置的数目量化。如果在曲线和曲线上的位置方面表征场布局所需的信息量接近在其独立坐标方面指定定日镜的位置所需的信息量，则不能将定日镜说成是落在曲线或线上，因为在本说明书中使用该术语。因此，为了使定日镜落在曲线或线上，表示线或曲线上的位置所需的最小信息量应比独立地表示位置所需的小约两倍或更多，假设两种表示中的相等精度。为了给出简单示例，如果1250个定日镜以相等的数目分布在25个曲线上，每个可表示为三次多项式，则可以用用于每个曲线的3个号码(number)和用于每个曲线上的定日镜的50个号码或1325来不完美地表征其位置。要在不参考线或曲线的情况下指定其位置将要求2500个号码。

对根据公开主题的实施例免除的对根据现有技术的场布局最优化的另一公共约束是将围绕接收机的圆形区域的扇区视为在最优化目标方面是相等的，使得得到旋转对称的图案。例如用以将定日镜向中心塔上的接收机指引日光时的其相互阻挡最小化或消除的最优化目标可以产生交替间隔图案，如在图66中显而易见的，但是该图案最终在具有径向线734的相邻扇区732中重复，图案在该径向线734之间重复。重复扇区图案的缺少并表征公开主题的所有实施例。例如，可以使用于地面遮蔽效率的最优化约束于相等扇形区域772和776(图68)，其可以具有相同或镜像的布局图案。然而，根据公开主题的实施例，否则定日镜被约束在区域772内。在图68中，示出了被结合在布局中的驾驶区778，其限定其中未放置定日镜且充当对最优化的约束但并不约束区域内的布置的区域，例如772、776和774。

公开主题的实施例包括对多个可能目标的最优化，可以根据最优化的复杂性和计算负担以及从最优化获得的结果的特征将其分组。表3示出了基于(在某些情况下)与固定几何约束一起应用的非线性最优化算法的最优化方法和结果。表3将实施例划分成公开最优化方法实施例和定日镜布局的种类、示例以及关联的不同特征。在被指示为表3中的行I的实施例中，可以使定日镜在任意尺寸的扇区中来回移动。可以通过增加扇区的宽度来改善最优化。由于塔附近的内部区域的最优化并未受益于最优化中的高自由度数，所以可以将此区域排除，例如图68中所示的区域782。可以从关于地面遮蔽的最优化获得旋转对称，因为该布局无论角度如何相对于接收机对地面遮蔽具有相同的效果。通过增加扇区尺寸，可以实现具有减少的最优化益处的更多的自由度。

在被指示为表3中的行II的实施例中，使模拟一个或多个白天操作周期内的操作的一个或多个时间间隔内的能量生产最优化。一组模拟天数可以包括多个季节并进行缩放以对应于全年操作周期。如果每日执行的开始和结束之间的差异对场布局的最优化没有显著意义且如果AM和PM之间的平均起来的天气的差异几乎不产生差异，则通过仅改变一侧上的布局并进行镜像以产生性能预测使自由度骤减。否则，可以将场最优化为整个单元。

在被指示为表3中的行III的实施例中，使模拟一个或多个白天操作周期内的操作的一个或多个时间间隔内的收益生产最优化。一组模拟天数可以包括多个季节并进行缩放以对应于全年操作周期。一般地，收益最优化将被预期引起最佳场布局的东西侧的不对称。如果在一天过程中(认识到其也根据季节而变)或在每日操作的开始和结束之间的产生价值的能量的差异对于场布局的最优化没有显著意义且如果AM和PM之间的平均起来的天气差异不产生显著差异，则可以通过仅改变一侧上的布局并进行镜像以产生性能预测使自由度骤减。否则，可以将场最优化为整个场。

在实施例中请注意，可以施加诸如驾驶区778的约束，在那里可以将定日镜排除在外。

表3：最优化方法和结果：具有固定几何约束的非线性最优化算法

应认识到的是可以用硬件、用软件编程的硬件、存储在非临时性计算机可读介质上的软件指令或以上的组合来实现上述模块、过程、系统以及部。例如，例如可以使用被配置成执行存储在非临时性计算机可读介质上的编程指令序列的处理器来实现用于控制定日镜的系统和/或用于确定太阳能场中的定日镜布局的系统。例如，处理器可以包括但不限于个人计算机或工作站或其他此类计算系统，其包括处理器、微处理器、微控制器件，或者由包括诸如例如专用集成电路(ASIC)的集成电路的控制逻辑组成。可以从根据诸如Java、C++、C#_.net等编程语言提供的源代码指令编译该指令。该指令还可以包括根据例如VisualBasic^TM语言或另一结构化或面向对象编程语言提供的代码和数据对象。可以将编程指令序列和与之相关联的数据存储在诸如计算机存储器或存储器件的非临时性计算机可读介质中，其可以是任何适当地存储器设备，诸如但不限于ROM、PROM、EEPROM、RAM、闪速存储器、磁盘驱动器等。

此外，可以将模块、处理系统以及区段实现为单个处理器或分布式处理器。此外，应认识到的是可以在单个或分布式处理器(单核和/或多核)上执行上述步骤。并且，在以上实施例的各种图中并针对该实施例描述的过程、模块和子模块可以跨越多个计算机或系统分布，或者可以共同定位于单个处理器或系统中。下面提供适合于实现在此所述的模块、部、系统、装置或过程的示例性结构实施例替换。

可以将在此所述的模块、处理器或系统实现为例如编程通用计算机、用微代码编程的电子设备、硬接线模拟逻辑电路、存储在计算机可读介质或信号上的软件、光学计算设备、电子和/或光学设备的联网系统、专用计算设备、集成电路器件、半导体芯片以及存储在计算机可读介质或信号上的软件模块或对象。

可以在通用计算机、专用计算机、编程微处理器或微控制器和外围集成电路元件、ASIC或其他集成电路、数字信号处理器、诸如分立元件电路的硬接线电子或逻辑电路、诸如PLD、PLA、FPGA、PAL的编程逻辑电路等上实现所述方法和系统(或其子部件或模块)的实施例。一般地，能够实现在此所述的功能或步骤的任何过程可以用来实现所述方法、系统或计算机程序产品(或存储在非临时性计算机可读介质上的软件程序)的实施例。

此外，可以使用例如提供能够在多种计算机平台上使用的便携式源代码的对象或面向对象软件开发环境完全或部分地用软件来容易地实现公开方法、系统和计算机程序产品的实施例。替换地，可以使用例如标准逻辑电路或VLSI设计部分地或完全用硬件来实现公开方法、系统以及计算机程序产品的实施例。可以根据系统的速度和/或效率要求、特定功能和/或正在使用的特定软件或硬件系统、微处理器或微型计算机而使用其他硬件或软件来实现实施例。可以根据在此提供的功能描述并用太阳能发生和/或计算机编程领域的一般基础知识由本领域的技术人员使用任何已知或稍后开发的系统或结构、设备和/或软件来用硬件和/或软件实现方法、系统以及计算机程序产品的实施例。

此外，可以用在编程通用计算机、专用计算机、微处理器等上执行的软件来实现公开方法、系统以及计算机程序产品的实施例。

在本公开范围内可以将公开实施例的特征组合、重新布置、省略等以产生附加实施例。此外，有时可以在没有其他特征的相应使用的情况下有利地使用某些特征。

因此，显而易见的是根据本公开提供了太阳能场布局以及用于在其中布置、维护以及操作定日镜的系统和方法。用本公开使得能够实现许多替换、修改以及变更。虽然已经示出并详细地描述了特定实施例以图示出本发明的原理的应用，但应理解的是可以另外在不脱离此类原理的情况下体现本发明。因此，申请人意图涵盖在本发明的精神和范围内的所有此类替换、修改、等价物以及变更。

Claims (24)

1.一种设计和操作太阳能热定日镜场的方法，包括：

在不使定日镜位置约束于线或弧的情况下，响应于从太阳能场中的太阳能塔的顶部处或其附近的位置看的由定日镜实现的预测地面遮蔽而使用于太阳能场的一部分中的定日镜的位置最优化；

根据最优化位置来构造太阳能热定日镜场；

在构造的太阳能场中选择第一位置与第二位置之间的驾驶区，所选驾驶区的至少一部分以某些定日镜为边界，使得当边界定日镜的反光镜具有第一取向时，由在驾驶区的相对侧的边界定日镜限定的所选驾驶区的至少一部分的宽度不足以允许维护车辆通过所选驾驶区的至少一部分；

使边界定日镜的所述反光镜从第一取向重新定向为第二取向，使得由在驾驶区的相对侧的边界定日镜限定的所选驾驶区的至少一部分的宽度足以允许维护车辆通过所选驾驶区的至少一部分；

使维护车辆沿着所述驾驶区从第一位置移动至第二位置；以及

在所述第二位置处，使用维护车辆来维护构造太阳能场中的定日镜中的一个或多个。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述维护包括通过越过边界定日镜中的至少一个来清洁定日镜中的一个或多个。

3.根据权利要求1的方法，其中，所述太阳能热定日镜场是在北半球构造的；所述最优化使得在太阳能塔南方的构造场的第一部分中的定日镜密度比在太阳能塔北方的构造场的第二部分中的更大；第二部分中的定日镜将日射指引到的太阳能塔中的接收机的北面和第一部分中的定日镜将日射指引到的太阳能塔中的接收机的南面具有基本上相同的正面面积；以及所述第一部分相对于通过太阳能塔的基座的东西线是第二部分的镜像。

4.根据权利要求1的方法，其中，所述最优化使得在太阳能塔的西面的构造场的第一部分中的定日镜密度比在太阳能塔的东面的构造场的第二部分中的更大；第二部分中的定日镜将日射指引到的太阳能塔中的接收机的东面和第一部分中的定日镜将日射指引到的太阳能塔中的接收机的西面具有基本上相同的正面面积；以及所述第一部分相对于通过太阳能塔的基座的南北线是第二部分的镜像。

5.一种太阳能场设计的方法，包括：

在不使定日镜位置约束于任何几何图案的情况下，响应于从太阳能塔的顶部处或其附近的位置看的由定日镜实现的预测地面遮蔽而使用于太阳能场的相当一部分中的定日镜的位置最优化；以及

响应于最优化的结果来构造太阳能热定日镜场。

6.根据权利要求5的方法，其中，所述最优化局限于所述太阳能场的外部区域。

7.从权利要求5或6的方法得到的太阳能热定日镜场。

8.一种制作用于具有太阳能塔上架设接收机和将在其上面绕着太阳能塔布置至少5000个定日镜以使太阳能会聚到太阳能塔上架设接收机上的太阳能场的太阳能热力系统的太阳能场的方法，包括：

限定将使定日镜定位于其上面的所述太阳能场的至少一部分；

所述至少一部分具有沿着从太阳能塔位置延伸的为太阳能塔的高度的至少0.5倍的第一维度和与第一维度正交的第二维度；以及

在除了保持在所述太阳能场的至少一个部分的边界中的位置之外不约束于所述太阳能场的至少一个部分的边界内的定日镜的任何几何图案位置的情况下，通过使用最优化算法使太阳能生产和/或收益产生最大化来使所述太阳能场的至少一个部分中的定日镜的数目和布置最优化。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述最优化算法是全局或局部搜索随机/概率工具、元启发式算法、遗传算法、模拟退火算法、登山算法、遗传算法、动态编程和/或蚁群算法中的一个或组合。

10.一种制作用于具有太阳能塔上架设接收机和将在其上面绕着太阳能塔布置至少5000个定日镜以使太阳能会聚到太阳能塔上架设接收机上的太阳能场的太阳能热力系统的太阳能场的方法，包括：

限定将使定日镜定位于其上面的太阳能场的至少一部分；

所述太阳能场的至少一部分具有沿着从太阳能塔位置延伸的为太阳能塔的高度的至少0.5倍的第一维度和与第一维度正交的第二维度；以及

在除了保持在所述太阳能场的至少一个部分的边界中的位置之外不局限于所述太阳能场的至少一个部分的边界内的定日镜的任何几何图案位置的情况下，通过相对于在从太阳能塔上架设接收机位置开始的太阳能塔高的30％内的有利点使用于定日镜的地面遮蔽效率的对时间平均值最优化来使所述太阳能场的至少一个部分中的定日镜的数目和布置最优化，所述地面遮蔽效率是被定日镜的反光镜遮蔽的地面的面积除以所述至少一个部分中的定日镜的反光镜的合计面积。

11.根据权利要求10的方法，其中，所述最优化算法是全局或局部搜索随机/概率工具、元启发式算法、遗传算法、模拟退火算法、登山算法、遗传算法、动态编程和/或蚁群算法中的一个或组合。

12.根据权利要求8-11中的任一项的方法，其中，所述太阳能场的至少一个部分是整个太阳能场。

13.根据权利要求8-11中的任一项的方法，其中，所述太阳能场的至少一个部分是在从太阳能塔高的至少5倍的距离至小于太阳能塔高的25倍的距离范围内的太阳能场的范围。

14.根据权利要求8-11中的任一项的方法，其中，所述太阳能塔高包括一定范围的合适太阳能塔高，并且所述最优化包括从一定范围的合适太阳能塔高中确定最佳精确太阳能塔高。

15.根据权利要求8-11中的任一项的方法，其中，所述不局限于任何几何图案意指不限制定日镜位置使得其在线或弧的特定距离内落在线或弧上，或者在线或弧的预定义距离内的一定位置范围内，所述线或者弧的长度为邻近于或落在线或弧上的定日镜的平均间距的至少十倍。

16.一种用于在太阳能场中部署许多定日镜的方法，其中所述定日镜被配置成将日射指向太阳能场内的太阳能塔中的靶，该方法包括：

在不约束于特定线或弧布局的情况下且基于从太阳能塔中的有利点看的地面遮蔽，使用最优化算法来确定用于所述许多定日镜的定日镜部署位置。

17.根据权利要求16的方法，还包括选择一个或多个一天中时间和/或一年中时间，其中，所述最优化算法使所选一个或多个时间期间的地面遮蔽的量最大化。

18.根据权利要求16的方法，其中，所述最优化算法使从在与太阳能塔上接收机的不大于从地面至接收机的距离的25％的距离内的视点看的时间平均地面遮蔽最大化。

19.根据权利要求16的方法，还包括根据所确定部署位置来安装定日镜。

20.根据权利要求16的方法，其中，所述最优化算法包括模拟退火算法、元启发式算法、全局或局部搜索随机/概率工具、登山算法、动态编程算法和/或蚁群算法。

21.根据权利要求16的方法，其中，所确定部署位置是用于太阳能场的外部区域，并且还包括确定局限于规则网格的用于太阳能场的内部区域的定日镜部署位置。

22.根据权利要求16的方法，其中，所述使用最优化算法包括选择以太阳能塔为中心的多个同心驾驶区，并且在没有对特定线或弧布局的任何约束的情况下使用退火算法来确定驾驶区中的相邻的一些之间的太阳能场的一个部分内的部署位置。

23.根据权利要求22的方法，其中，所述部分在其中包括至少五十个定日镜部署位置。

24.根据权利要求16的方法，其中，所述最优化算法被加权以使夏季下午时期期间的地面遮蔽最大化。