太阳能反射聚集光路调控设计及CPVT系统能量转换分析
发布时间：2021-10-25 20:22
聚光太阳能系统,简称CSP（Concentrated Solar Power）,利用光学反射/透射镜将大面积太阳辐射能量汇聚在较小的范围,达到在小面积接收高密度能量的目的。从能量转换过程上看,CSP系统由太阳能聚集、传输、转换三个环节组成,三者共同决定了系统实现的效能和转化效率。太阳能聚集器作为实现太阳能高温利用和聚光光伏发电（Concentrated Photovoltaic,CPV）的核心组成部分,其型面结构及动态跟踪调节性能对太阳能的聚集能流密度分布、光-热或光电转换效率以及整个能量转换利用系统的性能、技术可实现性以及成本都有重要影响。随着空间太阳能利用技术的发展,对空间相对动态条件下的太阳能聚集系统设计和动态调控技术提出了迫切需求。本文基于非成像光学理论、计算机图形学及自由曲面光学的相关理念设计方法,构建了适用于聚光太阳能利用的几何反问题求解体系。从二维自由曲面反问题出发,提出多种离散面形点的几何构造方法,获得针对太阳能利用系统的三维空间面型设计方法,该模型采用偏斜光线矢量传输原理、发射源-目标能量映射、加速蒙特卡洛射线踪迹、累积反馈迭代优化等先进技术,实现了任意目标接收面能流...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于剪裁法设计的光学透镜及其照明分布
图 1-4 发射-目标面能量网格映射关系及其生成曲面[49, 50]g. 1-4 Source-target mapping relationship of energy grids and the generated surf网络映射直接求解的实现方式较为困难，因此一些学者提出了华大学 L. Wang 在 2007 年指出目标-接收面之间的能量映射是一的关系[51]，基于斯涅尔定律对能量映射矢量进行不断修正，设连续的自由曲面；华中科技大学 K. Wang 采用变量可分离的映用扩展光源的 LED 照明系统进行设计，期间根据目标接收照度
等方面都具有广泛应用前景。如图1-5和1-6对比了传统路灯和采用自由曲面LED路灯的照明光斑情况[31]。可以明显发现，普通的路灯照明光斑呈现圆形和中间亮、外边缘暗的高斯分布，在道路外侧的部分光能没有得到利用，造成了不必要的浪费；相反，采用自由曲面技术的路灯光斑呈现矩形分布，完全同道路形状相吻合，能够明显减少路灯使用数量，且具有照度分布均匀、效率高的特点[76]。图 1-5 传统路灯照明光斑[31]Fig. 1-5 Illumination light spot by traditional street lamp
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED光源在现代景观照明设计中的应用现状[J]. 张奕隆. 电子技术与软件工程. 2014(01)
[2]基于连续球面剖分的全球地形数据组织模型[J]. 杨冰,谭力恒,魏迎梅. 系统仿真学报. 2012(01)
[3]国际空间太阳能电站发展现状[J]. 侯欣宾,王立,朱耀平,董娜. 太阳能学报. 2009(10)
[4]二次成像中波红外折射衍射光学系统设计[J]. 丁学专,王欣,兰卫华,杨波,刘银年. 红外技术. 2009(08)
[5]智能型双轴太阳跟踪控制系统的设计[J]. 刘京诚,任松林,李敏,罗勇,杨庆峰. 传感器与微系统. 2008(09)
[6]LED灯在室外景观照明中的应用[J]. 黄金霞,黄根平. 光源与照明. 2008(02)
[7]全球太阳能热水器产业与技术发展状况及启示[J]. 胡润青,李俊峰. 太阳能. 2007(02)
[8]太阳能在金属热处理中的应用[J]. 高殿奎,孙兴明,白宗复. 金属热处理. 2004(08)
[9]蒙特卡洛模拟中伪随机数的STTDMR检验[J]. 帅永,夏新林,谈和平,阮立明. 计算物理. 2004(02)
[10]三维自由曲面的激光扫描测量[J]. 张宝峰,许智钦,陈津平,王宇华,郑义忠,叶声华. 计量技术. 2002(05)
博士论文
[1]基于LED的自由曲面照明光学系统设计[D]. 辛迪.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]自由曲面在非成像光学以及成像光学中应用研究[D]. 庄振锋.浙江大学 2014
[3]光学自由曲面设计方法及应用研究[D]. 程颖.天津大学 2013
[4]自由曲面照明设计方法的研究[D]. 吴仍茂.浙江大学 2013
[5]自由曲面光学器件的设计及其在照明系统中的应用[D]. 丁毅.浙江大学 2009
[6]典型光学系统表面光谱辐射传输及微尺度效应[D]. 帅永.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3458103
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于剪裁法设计的光学透镜及其照明分布
图 1-4 发射-目标面能量网格映射关系及其生成曲面[49, 50]g. 1-4 Source-target mapping relationship of energy grids and the generated surf网络映射直接求解的实现方式较为困难，因此一些学者提出了华大学 L. Wang 在 2007 年指出目标-接收面之间的能量映射是一的关系[51]，基于斯涅尔定律对能量映射矢量进行不断修正，设连续的自由曲面；华中科技大学 K. Wang 采用变量可分离的映用扩展光源的 LED 照明系统进行设计，期间根据目标接收照度
等方面都具有广泛应用前景。如图1-5和1-6对比了传统路灯和采用自由曲面LED路灯的照明光斑情况[31]。可以明显发现，普通的路灯照明光斑呈现圆形和中间亮、外边缘暗的高斯分布，在道路外侧的部分光能没有得到利用，造成了不必要的浪费；相反，采用自由曲面技术的路灯光斑呈现矩形分布，完全同道路形状相吻合，能够明显减少路灯使用数量，且具有照度分布均匀、效率高的特点[76]。图 1-5 传统路灯照明光斑[31]Fig. 1-5 Illumination light spot by traditional street lamp
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED光源在现代景观照明设计中的应用现状[J]. 张奕隆. 电子技术与软件工程. 2014(01)
[2]基于连续球面剖分的全球地形数据组织模型[J]. 杨冰,谭力恒,魏迎梅. 系统仿真学报. 2012(01)
[3]国际空间太阳能电站发展现状[J]. 侯欣宾,王立,朱耀平,董娜. 太阳能学报. 2009(10)
[4]二次成像中波红外折射衍射光学系统设计[J]. 丁学专,王欣,兰卫华,杨波,刘银年. 红外技术. 2009(08)
[5]智能型双轴太阳跟踪控制系统的设计[J]. 刘京诚,任松林,李敏,罗勇,杨庆峰. 传感器与微系统. 2008(09)
[6]LED灯在室外景观照明中的应用[J]. 黄金霞,黄根平. 光源与照明. 2008(02)
[7]全球太阳能热水器产业与技术发展状况及启示[J]. 胡润青,李俊峰. 太阳能. 2007(02)
[8]太阳能在金属热处理中的应用[J]. 高殿奎,孙兴明,白宗复. 金属热处理. 2004(08)
[9]蒙特卡洛模拟中伪随机数的STTDMR检验[J]. 帅永,夏新林,谈和平,阮立明. 计算物理. 2004(02)
[10]三维自由曲面的激光扫描测量[J]. 张宝峰,许智钦,陈津平,王宇华,郑义忠,叶声华. 计量技术. 2002(05)
博士论文
[1]基于LED的自由曲面照明光学系统设计[D]. 辛迪.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]自由曲面在非成像光学以及成像光学中应用研究[D]. 庄振锋.浙江大学 2014
[3]光学自由曲面设计方法及应用研究[D]. 程颖.天津大学 2013
[4]自由曲面照明设计方法的研究[D]. 吴仍茂.浙江大学 2013
[5]自由曲面光学器件的设计及其在照明系统中的应用[D]. 丁毅.浙江大学 2009
[6]典型光学系统表面光谱辐射传输及微尺度效应[D]. 帅永.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3458103
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3458103.html
