太阳能光伏聚光器光学设计类型研究进展
发布时间：2021-11-13 03:57
太阳能聚光器聚焦方法主要有三种,介绍了不同太阳能聚光器的结构设计和聚光原理,并对其聚光性能进行了分析。同时,对国内外最新研究现状进行了总结和论述。三种聚光器中,折射式聚光器常采用不同形状的菲涅耳透镜作为主要光学元件,其设计自由度高,但透镜对光谱敏感容易产生色散;反射式聚光器结构简单,对太阳光谱有天然优势,但其聚光比普遍偏低,且占地面积较大,聚光效率与反射面上的镀层折射率等因素有关;混合式聚光器将不同原理的聚光器进行组合搭配,实现了太阳光能量的最大化利用,同时能在出口处得到均匀光斑。混合式太阳能聚光器中,平板型聚光器因其动态的聚光比和高聚光效率,越来越受到人们的广泛关注,但平板型太阳能聚光器仍需考虑制造和耦合误差的问题。太阳能聚光器是聚光光伏系统的重要组件之一,因此有关聚光器的研究具有重要的应用价值。聚光器的光学设计将向聚光效率更高、接收面聚焦光斑更均匀和系统结构更紧凑的方向发展,随着加工技术的不断成熟,聚光器将更加高效、轻量,其成本将进一步降低。
【文章来源】：激光与光电子学进展. 2019,56(23)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
圆柱面线聚焦菲涅耳透镜及其聚焦光斑
2 优化的槽式聚光器光路图
由于圆柱面菲涅耳透镜相比平面菲涅耳透镜更难加工，且注塑成型会产生一定的精度误差，考虑到利用集热管吸收太阳能热量用于太阳能热水器的商业价值，王海莲[11]提出采用平面线聚焦菲涅耳透镜进行太阳能光热转换的太阳能热水器集热装置。平板太阳能聚光器由10个棱形的焦距为100mm的菲涅耳透镜构成，太阳光垂直入射到透镜上表面，会聚成10条线性光线，最后被下方涂有光热转换材料的导热管吸收。接收太阳能的面积为2m2(1m×2m），聚光器厚度为100mm，即光线正好会聚在导热管上，具有实际的应用价值。图2为多行线性聚焦的菲涅耳聚光器结构示意图。传统的菲涅耳透镜均基于共焦法制造，缺点是能量会聚到一个焦点上，导致局部过热产生热斑现象，极容易损坏光伏电池。李望等[12]基于散焦法设计了一种分布式焦点的线性菲涅耳聚光器，解决了这一问题，如图3所示。LightTools模拟仿真发现，基于散焦法设计的线聚焦菲涅耳聚光器与共焦点法设计的聚光器相比，辐照度峰值下降了72.1%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低截取比下复合抛物面聚光器的光热性能[J]. 吴德众,李明,李国良,王云峰,冯志康,周国富. 激光与光电子学进展. 2019(08)
[2]复合抛物面聚光器（CPC）在光伏/热太阳能系统中的应用及实验[J]. 肖丽仙,何永泰. 太阳能学报. 2018(09)
[3]双V型低倍聚光光伏设计及经济性分析[J]. 丁超,郭铁铮,邹颖,章琪,王路,王新宝,王开源. 机电工程技术. 2018(05)
[4]长方形均匀光斑菲涅尔聚光镜的设计[J]. 朱亚萌,杨亮亮,高贝,陈飞,丁剑锋,华昳嘉. 光电子技术. 2018(01)
[5]像面照度均匀的环带式菲涅尔透镜设计[J]. 罗春华,张贺,李艳红. 应用光学. 2018(01)
[6]扇形无漏光太阳能聚光器的设计方法[J]. 尹鹏,徐熙平,姜肇国,赵聪. 光学学报. 2018(02)
[7]平板吸收体非对称复合抛物聚光器结构及特性研究[J]. 章波,陈飞,段鹏飞,杨春曦,别玉. 光学学报. 2017(12)
[8]基于椭圆型Monge-Ampére方程的太阳能聚光器设计方法[J]. 尹鹏,徐熙平,姜肇国,张璐璐. 光学学报. 2017(09)
[9]积尘对槽式太阳能聚光器焦面能流密度分布的影响及聚光优化[J]. 闫素英,常征,王峰,田瑞. 光学学报. 2017(07)
[10]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)
博士论文
[1]太阳能碟式聚光发电供热综合利用系统研究[D]. 王云峰.中国科学技术大学 2013
[2]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
[3]聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究[D]. 宋明辉.华中科技大学 2012
[4]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]槽式聚光器结构的分析与优化[D]. 李廉洁.湖南大学 2015
[3]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
[4]碟式太阳能聚光器二次反射性能研究[D]. 庄立强.浙江大学 2010
本文编号：3492273
【文章来源】：激光与光电子学进展. 2019,56(23)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
圆柱面线聚焦菲涅耳透镜及其聚焦光斑
2 优化的槽式聚光器光路图
由于圆柱面菲涅耳透镜相比平面菲涅耳透镜更难加工，且注塑成型会产生一定的精度误差，考虑到利用集热管吸收太阳能热量用于太阳能热水器的商业价值，王海莲[11]提出采用平面线聚焦菲涅耳透镜进行太阳能光热转换的太阳能热水器集热装置。平板太阳能聚光器由10个棱形的焦距为100mm的菲涅耳透镜构成，太阳光垂直入射到透镜上表面，会聚成10条线性光线，最后被下方涂有光热转换材料的导热管吸收。接收太阳能的面积为2m2(1m×2m），聚光器厚度为100mm，即光线正好会聚在导热管上，具有实际的应用价值。图2为多行线性聚焦的菲涅耳聚光器结构示意图。传统的菲涅耳透镜均基于共焦法制造，缺点是能量会聚到一个焦点上，导致局部过热产生热斑现象，极容易损坏光伏电池。李望等[12]基于散焦法设计了一种分布式焦点的线性菲涅耳聚光器，解决了这一问题，如图3所示。LightTools模拟仿真发现，基于散焦法设计的线聚焦菲涅耳聚光器与共焦点法设计的聚光器相比，辐照度峰值下降了72.1%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低截取比下复合抛物面聚光器的光热性能[J]. 吴德众,李明,李国良,王云峰,冯志康,周国富. 激光与光电子学进展. 2019(08)
[2]复合抛物面聚光器（CPC）在光伏/热太阳能系统中的应用及实验[J]. 肖丽仙,何永泰. 太阳能学报. 2018(09)
[3]双V型低倍聚光光伏设计及经济性分析[J]. 丁超,郭铁铮,邹颖,章琪,王路,王新宝,王开源. 机电工程技术. 2018(05)
[4]长方形均匀光斑菲涅尔聚光镜的设计[J]. 朱亚萌,杨亮亮,高贝,陈飞,丁剑锋,华昳嘉. 光电子技术. 2018(01)
[5]像面照度均匀的环带式菲涅尔透镜设计[J]. 罗春华,张贺,李艳红. 应用光学. 2018(01)
[6]扇形无漏光太阳能聚光器的设计方法[J]. 尹鹏,徐熙平,姜肇国,赵聪. 光学学报. 2018(02)
[7]平板吸收体非对称复合抛物聚光器结构及特性研究[J]. 章波,陈飞,段鹏飞,杨春曦,别玉. 光学学报. 2017(12)
[8]基于椭圆型Monge-Ampére方程的太阳能聚光器设计方法[J]. 尹鹏,徐熙平,姜肇国,张璐璐. 光学学报. 2017(09)
[9]积尘对槽式太阳能聚光器焦面能流密度分布的影响及聚光优化[J]. 闫素英,常征,王峰,田瑞. 光学学报. 2017(07)
[10]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)
博士论文
[1]太阳能碟式聚光发电供热综合利用系统研究[D]. 王云峰.中国科学技术大学 2013
[2]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
[3]聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究[D]. 宋明辉.华中科技大学 2012
[4]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]槽式聚光器结构的分析与优化[D]. 李廉洁.湖南大学 2015
[3]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
[4]碟式太阳能聚光器二次反射性能研究[D]. 庄立强.浙江大学 2010
本文编号：3492273
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