太陽能聚光器的聚光性能研究.pdf

1、隨著全球人口數(shù)量的持續(xù)增長和人們對現(xiàn)代舒適生活的不斷追求，人類對能源的需求量也正大幅增加。傳統(tǒng)的化石能源消費(fèi)量持續(xù)走高，隨之而來的是環(huán)境污染和能源危機(jī)。為了解決這一關(guān)乎人類生存的問題，人們把目光轉(zhuǎn)向清潔且可持續(xù)的太陽能。太陽能的應(yīng)用能有效緩解能源短缺和環(huán)境污染問題。目前，根據(jù)發(fā)電機(jī)制的不同，利用太陽能發(fā)電主要有光熱和光伏兩種形式。光熱發(fā)電是利用聚光系統(tǒng)將太陽能聚集起來，加熱水或?qū)嵊偷裙べ|(zhì)，然后利用加熱工質(zhì)的換熱過程產(chǎn)生高溫高壓蒸汽做功

2、發(fā)電；光伏發(fā)電分傳統(tǒng)平板光伏發(fā)電和聚光光伏發(fā)電，平板光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是太陽能電池的昂貴價格，限制了其的進(jìn)一步推廣，聚光光伏是解決這一問題的有效途徑。但聚光光伏仍然面臨著一些亟待解決的問題，其中聚光組件的優(yōu)化設(shè)計就是待解決的問題之一。適合工程應(yīng)用的聚光器應(yīng)具有較大接收角和均勻聚光的特性，對于反射型聚光器，其反射鏡應(yīng)該具有高反射率，以盡可能的減小聚光器的光學(xué)損失。為了上述目標(biāo)，本文做了如下工作：
　　用控制變量法研究了玻璃

3、透過率、銀含量和銅含量對玻璃銀鏡反射率的影響規(guī)律。根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：在銀銅含量不變的情況下，玻璃透過率越高，制得的玻璃銀鏡的反射率越高；在玻璃透過率和銅含量不變的情況下，一定范圍內(nèi)，隨著銀含量提高，玻璃銀鏡反射率隨之提高，當(dāng)銀含量達(dá)到1400mg/m2時，改變銀含量，反射率不在有明顯變化；在玻璃透過率一定，并且銀含量處于較高水平的情況下，銅含量對玻璃銀鏡的反射率沒有明顯影響。
　　從理論上分析了普通碟式聚光器不適合應(yīng)用

4、于聚光系統(tǒng)的原因，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用Monte Carlo光線追跡法設(shè)計了一種分段式的碟式聚光器，在ProE中建立了模型，鏡模型導(dǎo)入TacePro中進(jìn)行光學(xué)仿真，從仿真的結(jié)果看來，該分段式碟式聚光器具有較大接收角和較好的聚光均勻性，該聚光器適合于光熱發(fā)電的聚光系統(tǒng)。
　　傳統(tǒng)的菲涅爾透鏡光斑能量過于集中，不適合應(yīng)用于聚光系統(tǒng)，本通過對菲涅爾透鏡的每環(huán)進(jìn)行光學(xué)設(shè)計，將各環(huán)的焦斑的半徑為零變?yōu)閷?yīng)的環(huán)序數(shù)乘上一個系數(shù)，這個系數(shù)就是總的光斑

5、半徑與環(huán)寬度的乘積同透鏡半徑的比值，這樣就使各環(huán)聚焦的太陽能由光斑中心向外一層層的均勻分布于光斑范圍內(nèi)，達(dá)到了均勻聚光的目的。由此得出了帶狀焦面菲涅爾透鏡的設(shè)計公式。使用matlab根據(jù)公式確定了菲涅爾透鏡的各環(huán)棱高，在ProE中建立了模型，使用TracePro對所建模型進(jìn)行光學(xué)仿真分析。模型參數(shù)，透鏡半徑200mm，焦距320mm，光斑半徑9mm。通過TracePro仿真的結(jié)果為：光斑均勻度0.8，透過率85％。從仿真的結(jié)果來看，帶狀