面向塔式太阳能聚光系统的柔性定日镜设计

发布时间：2020-12-05 00:15

　　太阳能是一种重要的清洁、可再生能源。塔式太阳能技术运用聚光系统收集汇聚太阳光热能，在发电、化工、燃料制备等领域具有广阔的应用前景。聚光系统是塔式太阳能技术的关键组成部分，占总成本40-50%，目前存在着定日镜面形精度低，导致较大的光溢出损耗与吸热损耗的问题，阻碍了能量转化效率的提高。论文围绕上述问题，研究面向塔式太阳能聚光系统的低成本、高性能柔性定日镜的设计方法。论文通过对塔式太阳能聚光系统的工作原理进行分析，得到定日镜的理想反射面形为自适应的离轴抛物面面形，并建立了面形关于太阳入射角、定日镜位置的参数方程。基于基尔霍夫平板理论提出一种离轴抛物面的柔性平板机构成形方法，该方法的特点为对平板的二维刚度分布进行了构造设计，使得在方形平板角上施加简单的集中式弯矩即可实现不同参数的离轴抛物面的面形，通过仿真与实验对该方法的可行性进行了验证。为以较低成本提升塔式太阳能聚光系统的聚光性能，提出实现柔性定日镜关于其位置的面形优化，建立定日镜机械-光学耦合的数值模型，以年平均光学效率为指标，牛顿迭代法为算法对系统进行优化设计。结果显示，在100m×200m的范围内定日镜平均面形法线误差为0.453mr... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

全球可再生能源投资趋势（2004-2012年，单位十亿美元）

图 1.2 各类可再生能源的平均年增长速率（2007-2012 年）[6据聚光方式的不同，太阳能光热技术可以分为塔式、槽式、碟式等种类[11]，如表 1.1 所示。其中，槽式技术最为成熟，于上世纪 80 年代，但其聚光比、温度等参数较低，因此发式与线性菲涅耳式技术目前处于商业化示范项目阶段，应用数术由于成本过高仍处于实验室研究阶段。在现有光热技术中

（a）塔式太阳能电站Gemasolar，西班牙[14]


本文编号：2898505