新型点聚焦全反射式光伏聚光系统研究
发布时间：2021-08-15 09:22
在清洁能源问题日益突出的今天,太阳能相比于其他能源具有很大优势,如资源储备巨大、绿色清洁无污染等。因此,着眼于太阳能的开发与利用已成为大势所趋。由于传统混合式聚光器结构过于复杂、发电成本较高且聚光效果并不是十分理想,对此本文以传统混合式太阳能聚光器为基础,根据非成像光学理论寻求设计方案,建立了两套能够同时获得高聚光比与高聚光效率的新型点聚焦光伏聚光系统。主要研究工作如下:首先,根据边缘光线理论,结合光线的折射反射定律设计了复合抛物面（CPC）型点聚焦全反射式光伏聚光器。该聚光器包含双抛物面型聚光模块阵列和CPC型导光板,光线通过双抛物面结构会聚并耦合进入导光板中传播,随后经CPC结构会聚在导光板侧方端面以实现光线点聚焦。对系统中抛物线系数,聚光模块高度以及CPC设计参数对聚光比、聚光效率等性能进行了分析。CPC型点聚焦全反射式光伏聚光器的设计,能够在高几何聚光比的情况下使聚光系统依然保有较高的聚光效率,同时由于双抛物面结构以及CPC结构等相对简单易于加工,从而减少了系统的制造成本。为了提高设计效率,提出了扇形点聚焦全反射式光伏聚光器。相比于CPC型点聚焦全反射式光伏聚光器,该聚光器将双...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国太阳能资源辐射量分布图
5射孔径的能量聚焦到聚光器出射孔径一侧的接收器，达到将光线高效集中的目的。其中单个表面反射的能量部分定向聚焦，使得目标接收器上形成的聚光能量点能够彼此叠加。接收器可以是能量吸收装置（例如光伏阵列），二阶能量聚光变压器或者流量均化器。Victorovic随后发布了非成像反射透镜聚光器的原型，后期进行优化设计可获得1000倍的聚光比。图1.2点聚焦非成像反射透镜聚光器示意图合理的聚光器设计能够在进行光热利用和光伏发电时，在提高光学效率的同时提高聚焦光斑均匀性。为了达到这一目标，Schwartzman设计了一种由棱镜阵列组成的点聚焦太阳能聚光器透镜[28]，图1.3显示了一个立体多平面透镜，上面由25个面向太阳的平面组合而成，下表面为朝向底部散热板上的光伏电池平面。透视图展示了25个平面上的每一个棱镜的设计方法，来使入射的太阳光线偏转，并均匀照亮正方形的光伏电池。多个棱镜均匀地照亮一个共同的目标区域，在目标区域产生一个中心能量很高的聚焦均匀光斑，能够有效延长光伏电池的使用寿命。图1.3棱镜阵列组成的聚光器透视图利用透射和反射原理，荆雷设计了紧凑型的菲涅尔点聚焦太阳能聚光器[29]，如图1.4所示。它由一个透射面、反射镜面1和反射镜面2组成，其中透射面的球形锯齿
5射孔径的能量聚焦到聚光器出射孔径一侧的接收器，达到将光线高效集中的目的。其中单个表面反射的能量部分定向聚焦，使得目标接收器上形成的聚光能量点能够彼此叠加。接收器可以是能量吸收装置（例如光伏阵列），二阶能量聚光变压器或者流量均化器。Victorovic随后发布了非成像反射透镜聚光器的原型，后期进行优化设计可获得1000倍的聚光比。图1.2点聚焦非成像反射透镜聚光器示意图合理的聚光器设计能够在进行光热利用和光伏发电时，在提高光学效率的同时提高聚焦光斑均匀性。为了达到这一目标，Schwartzman设计了一种由棱镜阵列组成的点聚焦太阳能聚光器透镜[28]，图1.3显示了一个立体多平面透镜，上面由25个面向太阳的平面组合而成，下表面为朝向底部散热板上的光伏电池平面。透视图展示了25个平面上的每一个棱镜的设计方法，来使入射的太阳光线偏转，并均匀照亮正方形的光伏电池。多个棱镜均匀地照亮一个共同的目标区域，在目标区域产生一个中心能量很高的聚焦均匀光斑，能够有效延长光伏电池的使用寿命。图1.3棱镜阵列组成的聚光器透视图利用透射和反射原理，荆雷设计了紧凑型的菲涅尔点聚焦太阳能聚光器[29]，如图1.4所示。它由一个透射面、反射镜面1和反射镜面2组成，其中透射面的球形锯齿
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源转型发展的需求与创新模式分析[J]. 向治华,古庭赟,黄友金. 新型工业化. 2019(07)
[2]能源资本与生态环境的蝴蝶效应[J]. 殷雄,谭建生. 中外能源. 2019(07)
[3]一种圆柱面线聚焦菲涅尔式太阳能中温集热系统的研究[J]. 祝子夜,唐智锋,马雨晴,陈方全,郑宏飞. 太阳能. 2017 (02)
[4]全球能源互联网跨国跨洲互联研究及展望[J]. 刘振亚. 中国电机工程学报. 2016(19)
[5]塔式太阳能热发电介绍[J]. 钟史明. 区域供热. 2015(01)
[6]复眼原理设计的紧凑式高均匀性光伏聚光器[J]. 庄振锋,陶骁,余飞鸿. 光电工程. 2014(07)
[7]室内聚光测试系统的研究[J]. 赵会富,刘华,荆雷,王尧,许文斌,卢振武. 光学学报. 2011(06)
[8]分布式焦点法线聚焦菲涅耳聚光器设计及性能分析[J]. 李望,徐熙平,宋贺伦,茹占强,卢鑫,张国玉,张耀辉. 红外与激光工程. 2010(04)
[9]关于复合抛物面聚光器设计参数的研究[J]. 汪飞,隋成华,叶必卿. 光学仪器. 2010(03)
[10]基于非成像原理设计的太阳能聚光镜[J]. 朱瑞,卢振武,刘华,张红鑫. 光子学报. 2009(09)
博士论文
[1]复合抛物面聚光器的性能分析和应用研究[D]. 黄媛.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[2]导光板型太阳能聚光器的设计方法研究[D]. 尹鹏.长春理工大学 2018
[3]多功能太阳能光伏光热集热器的理论和实验研究[D]. 郭超.中国科学技术大学 2015
[4]中国能源消费增长的问题及对策研究[D]. 聂洪光.吉林大学 2013
[5]线性菲涅耳反射太阳能聚光器的理论分析与实验研究[D]. 张谦.中国科学技术大学 2013
[6]新型Fresnel光伏聚光镜的设计研究[D]. 荆雷.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
硕士论文
[1]新型菲涅尔聚光器结构优化设计[D]. 李霜.电子科技大学 2018
[2]一种太阳能线形聚光器的设计与分析[D]. 王海莲.武汉工程大学 2014
[3]太阳能集热器热性能研究[D]. 刘建波.兰州理工大学 2014
[4]塔式太阳能热发电镜场的优化与仿真研究[D]. 丁婷婷.南京师范大学 2013
[5]塔式太阳能热发电系统集成及性能优化[D]. 宿建峰.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
[6]塔式太阳能热发电站镜场和CPC及屋顶CPV设计研究[D]. 郭苏.河海大学 2006
本文编号：3344277
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国太阳能资源辐射量分布图
5射孔径的能量聚焦到聚光器出射孔径一侧的接收器，达到将光线高效集中的目的。其中单个表面反射的能量部分定向聚焦，使得目标接收器上形成的聚光能量点能够彼此叠加。接收器可以是能量吸收装置（例如光伏阵列），二阶能量聚光变压器或者流量均化器。Victorovic随后发布了非成像反射透镜聚光器的原型，后期进行优化设计可获得1000倍的聚光比。图1.2点聚焦非成像反射透镜聚光器示意图合理的聚光器设计能够在进行光热利用和光伏发电时，在提高光学效率的同时提高聚焦光斑均匀性。为了达到这一目标，Schwartzman设计了一种由棱镜阵列组成的点聚焦太阳能聚光器透镜[28]，图1.3显示了一个立体多平面透镜，上面由25个面向太阳的平面组合而成，下表面为朝向底部散热板上的光伏电池平面。透视图展示了25个平面上的每一个棱镜的设计方法，来使入射的太阳光线偏转，并均匀照亮正方形的光伏电池。多个棱镜均匀地照亮一个共同的目标区域，在目标区域产生一个中心能量很高的聚焦均匀光斑，能够有效延长光伏电池的使用寿命。图1.3棱镜阵列组成的聚光器透视图利用透射和反射原理，荆雷设计了紧凑型的菲涅尔点聚焦太阳能聚光器[29]，如图1.4所示。它由一个透射面、反射镜面1和反射镜面2组成，其中透射面的球形锯齿
5射孔径的能量聚焦到聚光器出射孔径一侧的接收器，达到将光线高效集中的目的。其中单个表面反射的能量部分定向聚焦，使得目标接收器上形成的聚光能量点能够彼此叠加。接收器可以是能量吸收装置（例如光伏阵列），二阶能量聚光变压器或者流量均化器。Victorovic随后发布了非成像反射透镜聚光器的原型，后期进行优化设计可获得1000倍的聚光比。图1.2点聚焦非成像反射透镜聚光器示意图合理的聚光器设计能够在进行光热利用和光伏发电时，在提高光学效率的同时提高聚焦光斑均匀性。为了达到这一目标，Schwartzman设计了一种由棱镜阵列组成的点聚焦太阳能聚光器透镜[28]，图1.3显示了一个立体多平面透镜，上面由25个面向太阳的平面组合而成，下表面为朝向底部散热板上的光伏电池平面。透视图展示了25个平面上的每一个棱镜的设计方法，来使入射的太阳光线偏转，并均匀照亮正方形的光伏电池。多个棱镜均匀地照亮一个共同的目标区域，在目标区域产生一个中心能量很高的聚焦均匀光斑，能够有效延长光伏电池的使用寿命。图1.3棱镜阵列组成的聚光器透视图利用透射和反射原理，荆雷设计了紧凑型的菲涅尔点聚焦太阳能聚光器[29]，如图1.4所示。它由一个透射面、反射镜面1和反射镜面2组成，其中透射面的球形锯齿
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源转型发展的需求与创新模式分析[J]. 向治华,古庭赟,黄友金. 新型工业化. 2019(07)
[2]能源资本与生态环境的蝴蝶效应[J]. 殷雄,谭建生. 中外能源. 2019(07)
[3]一种圆柱面线聚焦菲涅尔式太阳能中温集热系统的研究[J]. 祝子夜,唐智锋,马雨晴,陈方全,郑宏飞. 太阳能. 2017 (02)
[4]全球能源互联网跨国跨洲互联研究及展望[J]. 刘振亚. 中国电机工程学报. 2016(19)
[5]塔式太阳能热发电介绍[J]. 钟史明. 区域供热. 2015(01)
[6]复眼原理设计的紧凑式高均匀性光伏聚光器[J]. 庄振锋,陶骁,余飞鸿. 光电工程. 2014(07)
[7]室内聚光测试系统的研究[J]. 赵会富,刘华,荆雷,王尧,许文斌,卢振武. 光学学报. 2011(06)
[8]分布式焦点法线聚焦菲涅耳聚光器设计及性能分析[J]. 李望,徐熙平,宋贺伦,茹占强,卢鑫,张国玉,张耀辉. 红外与激光工程. 2010(04)
[9]关于复合抛物面聚光器设计参数的研究[J]. 汪飞,隋成华,叶必卿. 光学仪器. 2010(03)
[10]基于非成像原理设计的太阳能聚光镜[J]. 朱瑞,卢振武,刘华,张红鑫. 光子学报. 2009(09)
博士论文
[1]复合抛物面聚光器的性能分析和应用研究[D]. 黄媛.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[2]导光板型太阳能聚光器的设计方法研究[D]. 尹鹏.长春理工大学 2018
[3]多功能太阳能光伏光热集热器的理论和实验研究[D]. 郭超.中国科学技术大学 2015
[4]中国能源消费增长的问题及对策研究[D]. 聂洪光.吉林大学 2013
[5]线性菲涅耳反射太阳能聚光器的理论分析与实验研究[D]. 张谦.中国科学技术大学 2013
[6]新型Fresnel光伏聚光镜的设计研究[D]. 荆雷.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
硕士论文
[1]新型菲涅尔聚光器结构优化设计[D]. 李霜.电子科技大学 2018
[2]一种太阳能线形聚光器的设计与分析[D]. 王海莲.武汉工程大学 2014
[3]太阳能集热器热性能研究[D]. 刘建波.兰州理工大学 2014
[4]塔式太阳能热发电镜场的优化与仿真研究[D]. 丁婷婷.南京师范大学 2013
[5]塔式太阳能热发电系统集成及性能优化[D]. 宿建峰.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
[6]塔式太阳能热发电站镜场和CPC及屋顶CPV设计研究[D]. 郭苏.河海大学 2006
本文编号：3344277
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3344277.html
