太阳能电池光伏聚光系统设计

发布时间：2017-10-18 00:47

  本文关键词：太阳能电池光伏聚光系统设计

  更多相关文章： 太阳能 光伏聚光 免跟踪

【摘要】：随着传统能源濒临枯竭,新型能源的开发成了近年来能源行业的一大热点。太阳能以绿色环保、取之不尽、易于开发利用等诸多优点在新型能源开发中占据了重要的一席之地。针对太阳能能流密度低而设计的各种太阳能聚光器应运而生。但是光伏聚光器的设计通常依据垂直入射光为基本条件,造成了聚光系统的安装必须配套高精度追日系统,直接造成设备的安装、保养、维护的困难,同时因安装误差使聚光系统因为入射光偏移而造成发电效率降低,电池片损坏等问题。为解决以上问题,本文研究设计了一种免跟踪式光伏聚光器,聚光系统在接收角17°范围内达到4倍聚光。分析了菲涅耳透镜应用于硅晶体太阳能电池时受到太阳光入射角偏移的影响,利用聚光比和边缘光线的原理,推导了抛物线是二级聚光器的初始结构,然后使用Tracepro进行优化,最后对免跟踪光伏聚光系统进行了分析。该设计适用于硅晶体太阳能光伏电池片的低倍率免跟踪的光伏聚光系统。系统采用菲涅耳透镜作为一级聚光器,抛物面反射镜作为二级聚光器,通过折-反射方法改变入射光线在聚光系统内的光路从而实现免跟踪聚光。系统的下底面156mm×156mm,上底面354mm×354mm,系统长度260mm,系统高宽比为0.73。在入射偏向角0-17°范围内可实现4倍聚焦,聚光光斑均匀度大于65%。在入射偏向角0°-25°范围达到3倍聚光,入射光斑均匀度大于60%。设计透镜为等齿宽菲涅耳透镜,入射光线经过菲涅耳透镜折射使入射光角度发生偏移的时候,经过折射的边缘光线在二级聚光器上形成的光斑与直接入射的入射光相比会发生下移,运用这个效果设计出抛物面并拼接为反射型二级聚光器以扩大聚光系统的接收角,并使用光学软件验证了聚光器结构设计的可行性。
【关键词】：太阳能 光伏聚光 免跟踪
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题研究的背景9-10
• 1.2 光伏发电的发展10-11
• 1.3 太阳能聚光系统11-13
• 1.3.1 聚光系统分类及特点11-12
• 1.3.2 跟踪式光伏聚光系统12-13
• 1.3.3 免跟踪式光伏聚光系统13
• 1.4 聚光系统国内外发展现状13-16
• 1.4.1 菲涅耳聚光镜国内外研究现状13-14
• 1.4.2 免跟踪光伏聚光系统国内外研究现状14-16
• 1.5 论文的研究内容和意义16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 2 菲涅耳聚光光学系统的理论基础18-29
• 2.1 成像与非成像光学19-20
• 2.2 聚光比20-23
• 2.3 边缘光线原理23-25
• 2.4 光学扩展不变量25-27
• 2.5 光线追迹27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 菲涅耳光伏聚光器的设计29-47
• 3.1 菲涅耳聚光透镜的一般设计方法29-31
• 3.2 评价聚光系统的指标31-34
• 3.3 等齿宽弥散焦斑菲涅耳透镜的设计34-41
• 3.4 菲涅耳透镜非垂直入射分析41-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 抛物线全反射式二级聚光器47-67
• 4.1 全反射式光漏斗聚光性能分析48-55
• 4.2 抛物线全反射二级聚光器的设计55-66
• 4.2.1 抛物线式二级聚光器结构参数55-57
• 4.2.2 抛物线式二次聚光器聚光系统性能分析57-66
• 4.3 本章小结66-67
• 5 结论与展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间发表论文72-73
• 致谢73-75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高飞;谢冀江;张来明;;光伏聚光器的研究现状及发展趋势[J];太阳能;2012年07期

2 孙悦年;贺大拙;;螺旋形平板聚光器的制作[J];太阳能;1982年03期

3 孙悦年;螺旋形平板聚光器[J];太阳能学报;1984年01期

4 曹军;复合弹性太阳能聚光器的光学特性[J];能源研究与信息;1986年01期

5 肖遵林;施钰川;;槽式太阳聚光器的研究[J];可再生能源;2007年02期

6 宁铎;刘飞航;吴彦锐;狄亮;姚玺;屈毅;;免跟踪透射式太阳聚光器的设计[J];光子学报;2008年11期

7 林海浩;张雪梅;钟英杰;;太阳能光伏聚光器技术进展[J];太阳能;2008年08期

8 陈观生;张仁元;李风;王波群;李石栋;钟浩元;;中高温加热用聚光器的试验研究[J];光学仪器;2009年06期

9 任永臻;许志龙;陈茶花;王化峰;胡志超;张建一;;电测技术在大型蝶式光伏发电聚光器上的应用研究[J];机械强度;2010年02期

10 赵清亮;陈俊云;吴晓光;胡宜宁;;1000倍聚光的光伏聚光器的非成像设计[J];哈尔滨工业大学学报;2011年05期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 浦绍选;夏朝凤;;全平面镜线反射太阳聚光器的光学设计[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年

2 杨帆;赵长明;;太阳光泵浦Nd:YAG激光器中聚光器的设计[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 冯卫东;美开发大幅提高太阳能收集能力的创新技术[N];科技日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 张谦;线性菲涅耳反射太阳能聚光器的理论分析与实验研究[D];中国科学技术大学;2013年

2 李桂强;非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究[D];中国科学技术大学;2013年

3 刘颖;太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

4 王云峰;太阳能碟式聚光发电供热综合利用系统研究[D];中国科学技术大学;2013年

5 刘阳;基于聚光分频技术和改进型LFR聚光器的光伏/光热综合系统研究[D];中国科学技术大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曾威;透明实体全反射采光照明系统实验研究[D];广西大学;2015年

2 唐凤;基于CPC的复合平面聚光器的设计及其性能研究[D];云南师范大学;2015年

3 李文通;太阳能聚光器的聚光性能研究[D];中国计量学院;2015年

4 张茜;锥形结构太阳能光纤聚光器的设计[D];江苏大学;2016年

5 沈希毅;广角契伦科夫望远镜聚光器的研究[D];云南大学;2016年

6 盛旺;太阳能电池光伏聚光系统设计[D];西安工业大学;2016年

7 汪晨辉;光伏光热系统中聚光技术的优化分析和实验研究[D];华北电力大学(北京);2016年

8 茹占强;应用于聚光光伏模组的二次聚光器的设计与性能分析[D];长春理工大学;2010年

9 许自霖;太阳能电热联用槽式聚光器设计与性能研究[D];清华大学;2011年

10 王红林;碟式太阳能热发电系统聚光器空气动力载荷特性研究分析[D];湖南大学;2014年

，

本文编号：1052007