抛物面聚光系统双面受热平板接收器热性能研究

为提高太阳能光热转换效率,对同轴非完整型平移抛物面聚光系统进行三维建模,采用蒙特卡洛光线追踪法进行追踪。分别改变接收器和聚光器放置位置,对聚光系统进行优化。通过分析双面受热平板接收器的能量传递及转换过程,建立平板接收器的理论计算模型。对接收器进行热性能计算,分析其热性能的变化规律。研究表明:综合考虑接收器辐射强度均值、辐射热流均匀性、辐射面积等因素的影响,选择将接收器吸热板放置于抛物面轴线远离焦点20~35 mm范围内;环境温度在0~30℃变化时,与单面受热接收器相比,双面受热接收器的热效率提高了8.18%~37.01%。     

双面受热太阳能平板接收器热性能模拟研究

为提高太阳能光热转换效率,建立同轴非完整型平移抛物面聚光系统。分析双面受热平板接收器的能量传递及转换过程,采用热阻网络图的分析方法建立平板接收器的理论计算模型。利用MATLAB 7.0软件编制程序实现了平板接收器的热性能计算。在结构参数、环境参数和进口参数确定的情况下,当吸热板导热系数、厚度和吸热板表面发射率变化时,分析温度、能量及热性能的变化趋势。研究表明：导热系数和吸热板厚度达到一定数值,继续增加对于提高接收器的热性能基本没有太大意义;吸热板表面发射率对热性能影响显著,采用发射率为0.1的选择性涂层可实现能量最大转化;环境温度在0～30 ℃变化时,双面受热比单面受热的热效率提高了8.18%～37.01%。     

抛物面反射镜对倾斜入射光的聚光作用

本文讨论了抛物面反射镜对倾斜入射光的会聚作用,确定了圆管形接收器上的聚光条件和最小接收器半径,得到平均几何聚光比与开口宽度和倾斜角的关系,求得局部几何聚光比沿接收器表面的分布。本文还讨论了倾斜入射光经抛物面镜反射后,在通过焦点的平面接收器上的分布,并给出确定接收器尺寸的方法。据此可估计抛物面反射镜对散射光的聚光作用。     

非对称槽式抛物面聚光器的仿真与性能研究

基于光学成像原理,设计了一种由两个不同抛物面组合而成的、适于在太阳能中低温集热领域应用的新型非对称槽式抛物面聚光器。文章介绍了该聚光器的工作原理,并在计算机上三维建模,利用光学分析软件计算了其中所安装的圆管型接收器和平板型接收器的光学效率,分析了接收器上的光线接收率随入射偏角的变化趋势。研究结果表明,新型非对称槽式抛物面聚光器在入射偏角为6°时,圆管型接收器表面的光线接收率达到71%;在最大尺寸条件下,圆管型接收器的接收效果优于平板型接收器;实际测试所得的装置聚光热效率为34%。     

空间薄膜抛物面聚光系统辐射能流密度的研究

结合薄膜聚光器的光学特性,同时考虑空间太阳形状模型、薄膜表面反射误差的概率模型,采用蒙特卡罗光线追迹法计算空间薄膜抛物面聚光系统接收面上辐射能流密度,分析薄膜聚光器的表面反射误差、焦径比、接收器的遮挡作用和接收器的位置对系统接收面上辐射能流密度分布的影响,为空间薄膜聚光系统的参数设计和性能分析提供参考。     

均匀能流密度槽式聚光器设计及光学特性北大核心CSCD

太阳能聚光系统中接收器表面能流密度分布不均匀,会对其光电转换效率以及自身结构的稳定性造成一系列不良影响。为提高接收器能流密度均匀性,文章将微元法与几何构造法相结合,提出Ⅰ型和Ⅱ型两种聚光器模型,利用Trace Pro软件对这两种聚光器的光学特性进行模拟分析,确定出最优模型,进而分析几何聚光比、跟踪误差、安装误差对该模型能流密度分布的影响。结果表明:Ⅱ型聚光器光学特性最优,当几何聚光比为20时,分别以平行光及太阳光入射,接收器上能流密度均匀分布的区域分别占接收器区域的80.18%和75.17%,其光学效率达到99%和95%。此外,随着跟踪误差和安装误差的增大,接收器能流密度均匀分布的区域都减小。本研究对聚光器的优化设计和提高聚光型太阳能系统能源利用效率具有参考意义。     

应用于聚光发电的复合抛物面聚光系统性能仿真研究

构造了一种新型可应用于太阳能聚光发电的复合抛物面聚光器,根据实际尺寸在SolidWorks软件中建模,利用光学分析软件对其进行了光线追迹分析;研究了随入射偏角的变化,太阳电池接受体上接收入射光的变化情况;通过仿真计算模拟,直观地看到了光束在太阳能电池上所形成的焦斑形状、位置和能量分布随入射偏角的变化趋势。模拟计算结果表明,聚光器有效聚光比约为2.61,在测试范围内随着入射偏角增大太阳能电池表面聚焦光斑强度分布渐趋均匀,结论可为槽式太阳能聚光光伏发电的设计和优化提供参考。     

旋转抛物面误差对聚光性能的影响

采用蒙特卡洛法,建立了太阳光分布、抛物面误差及反射的概率模型,跟踪光线行程,研究了误差对抛物面焦平面上聚光性能影响.研究表明,误差会显著改变焦平面上的聚光比分布和大小,影响旋转抛物面的聚光性能.总体而言,随着最大误差角度增大,旋转抛物面的最大聚光比和总聚光比减小,热点和最远进光的r/R增大.只是在最大误差较小的范围内,最大聚光比基本相等,热点的r/R则会小于理想旋转抛物面.因此,为了对接收器进行合理的设计和性能预测,需要认真分析旋转抛物面误差对聚光性能的影响,并尽可能提高抛物面的制作精度.     

聚光型光伏系统光电耦合性能研究

针对复合抛物面聚光型光伏（PV-CPC）系统,建立光电耦合模型,模拟不同聚光比下光伏阵列表面太阳辐照度分布规律,并比较3种不同网格电路模型的适用性和准确性。结果表明：采用离散网格照度方法模拟精度最高,同时聚光型光伏系统在提升发电功率的同时也导致一定效率损失。当聚光比增大时,光伏阵列表面辐照度值及不均匀性增大,最佳聚光面处的照度分布均匀性优于CPC出口处;光伏阵列的发电功率和效率与太阳总辐照度呈正相关、散射比呈负相关关系。     

采用真空柱状接收器的碟式集热器光热特性研究

提出利用柱状真空管作为碟式太阳能聚光系统的接收器,强化碟式抛物面太阳能聚光器的接收效率、降低系统对跟踪精度的要求,进而降低整个系统的工程造价,实现系统低成本运行。对系统结构进行光学和传热性能分析,给出几何聚光比随接收器几何参数的变化规律。结果表明,接收器在跟踪误差为0.5°时,几何聚光比仍可达到理想情况时的80%。结合传热学计算和Tracepro光学仿真,得到接收器热损失系数随接收表面温度,以及局部能量聚光随跟踪误差的变化规律,为此类碟式太阳能聚光集热器的优化设计提供依据。