高倍聚光的初始设备投资

正从生产制造环节来看,高倍聚光的初始设备投资相对于其他光伏技术(如晶硅)是比较低的,尽管存在不同的高倍聚光设计和生产工艺路线。美国可再生能源实验室(NREL)的详细分析指出,采用菲涅耳透镜和二次光学的技术路线,生产芯     

采用菲涅尔透镜的太阳能CPV/T系统实验与模拟研究

为了解决光伏板温度过高使光电转换效率下降的影响,搭建了一套基于聚光型菲涅尔透镜的太阳能光伏/光热(CPV/T)系统,菲涅尔透镜的聚光比为5.85,光伏板由蛇形换热通道进行冷却。基于上海气象参数,对该系统进行了实验研究。实验结果表明:实验日内系统的光热效率、光电效率和综合效率分别为50.93%,10.86%,61.79%。同时,利用TRNSYS软件,建立了系统动态能效分析模型,将模拟结果与实验结果进行对比,最大误差仅为3.08%,两者吻合较好。     

跟踪及安装精度对菲涅尔定向光输运装置的影响

该文基于对菲涅尔定向装置的研究，搭建其集热性能测试实验平台，并采用TracePro光学模拟软件，建立菲涅尔定向光输运装置的光学模型。在进行模型验证后，模拟分析跟踪误差和安装误差对光学效率的影响。研究结果表明：俯仰角、旋转角的跟踪误差会导致菲涅尔定向光输运装置光学效率的降低，并且俯仰电机误差范围应控制在±0.1°，方位电机误差范围应控制在±0.5°；当菲涅尔定向光输运装置中定向光输运器抛物反射面的焦点与菲涅尔透镜的聚光焦点存在安装误差时，菲涅尔定向光输运装置光学效率普遍下降，最大偏移量不宜超过0.1。但当偏移量不超过0.5时，将定向光输运器向下侧偏移或将菲涅尔透镜向上偏移，有利于提高菲涅尔定向光输运装置（LTF-SC）光学效率。该研究结果为菲涅尔定向光输运装置和菲涅尔中央接收式太阳能高温集热系统领域的研究和应用提供参考。     

太阳能等照度带聚焦菲涅耳透镜研究

为了提高聚光发电时太阳电池的光电转换效率,从提高太阳电池表面会聚光强分布的均匀性入手,对传统平板型线聚焦透镜进行改进,提出一种用于聚光光伏发电的等照度带聚焦菲涅耳透镜设计方法。带聚焦菲涅耳透镜分为奇数个单元,每个单元宽度与太阳电池宽度相等,单元内所有尖劈角φ相等并将太阳辐射等宽度折射至太阳电池表面,从而实现各单元透过的太阳能等照度叠加。最大聚光比由光伏电池宽度、透镜与太阳电池间距以及透镜材料折射率决定。对带聚焦和线聚焦两种透镜聚光条件下电池表面温度分布情况进行比较分析,验证了等照度带聚焦透镜设计的可行性。     

基于透射式菲涅尔聚光器的PV/T 系统性能研究

采用光线追踪的方法对外表面为圆形截面、椭圆形截面和抛物线形截面的3种类型的菲涅尔透射聚光器进行分析。利用光学仿真对比分析3种不同聚光器的聚光性能,分析其在聚光效率、跟踪误差敏感性以及入射光轴向倾斜对接收效率影响等方面的优劣。加工直径为1 m的圆形聚光器样件,基于该聚光器构建太阳能光伏光热一体化系统(photovoltaic/thermal system,后文简称PV/T系统),以砷化镓高聚光电池作为接收器,在实际的典型天气下对透射式菲涅尔聚光PV/T系统进行试验研究,测试接收装置的温度分布、系统电能和热能的输出特性以及热电综合利用率。结果表明:晴朗天气下透射式菲涅尔聚光PV/T系统中午时段的发电效率最大可达18%,冷却水得热效率最大值约为45%,在中午时段(11:00~13:00)辐照大于900 W/m2时,热/电总利用效率可保持在55%以上。     

基于三角腔体吸收器的透射式菲涅尔定焦线系统聚光特性分析

为解决线性菲涅尔太阳能集热系统单轴跟踪过程中出现的聚光焦线偏移以及降低系统跟踪能耗等问题,提出一种透射式菲涅尔定焦线太阳能聚光器.该聚光器采用极轴跟踪方式与线性菲涅尔透镜定期滑移调节方式相结合,可实现固定焦线聚光.将该聚光器与三角腔体吸收器所组成的太阳能集热系统,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的TracePro光学软件分析...     

用于聚光太阳电池的菲涅耳透镜

本文讨论了用于聚光太阳电池的菲涅耳透镜的一种新设计方法。它考虑了色散、跟踪误差及光学匹配倍数等影响,重点研究了齿宽的选择和太阳电池表面的光强分布。用这一方法设计的菲涅耳透镜,齿宽较大,齿距不等。     

太阳电池表面镀分光膜的CPV/T系统设计与光学分析

提出一种线性菲涅尔反射聚光分频光伏光热(CPV/T)综合利用系统,其太阳电池表面镀有分光膜,可将不利于光伏发电谱段的太阳辐射反射至热接收器进行光热利用。使用光线追踪法对此系统的结构参数和光学性能进行理论分析,结果表明太阳电池表面辐射能流密度均匀性好,热接收器光线拦截率高,所设计的分光膜能对太阳能进行有效分频利用,使系统结构紧凑,为进一步提高光伏光热系统总效率提供可能性。     

基于菲涅尔聚光的太阳能砷化镓电池热特性分析

以菲涅尔三级聚光器和三结砷化镓太阳电池芯片为研究对象,利用Trace Pro模拟菲涅尔高倍聚光条件下电池芯片表面的能流密度分布,并将结果导入ANSYS中作为三结砷化镓太阳电池芯片的边界条件。通过有限元模拟了电池芯片的温度和热流分布,并利用热-结构耦合分析法,得到了电池芯片的热应力分布。结果表明:三级聚光器能有效提高聚焦光斑能量均匀性、增大系统接收角,从而降低热应力,提高光伏系统的整体性能。     

用于聚光太阳电池的菲涅耳透镜的设计

本文所报道的用于聚光太阳电池的菲涅耳透镜的设计特点是:菲涅耳齿设置征背光面,齿距较宽,对透镜边角的齿采用散焦和倒置法,对透镜中间部分的齿采用散焦法,透镜中心与太阳电池面积相等部分不设菲涅耳齿。经过测定,所制作的透镜符合聚光太阳电池的要求。     

基于太阳能斯特林发动机的反射式二次聚光器设计

针对透射式太阳能斯特林发动机实验教学平台运行过程中因一次反射光线直接逃逸导致的光学损失问题,在太阳能斯特林发动机热端增设一个反射式二次聚光器,不仅增加光线被拦截次数来提高光学效率,而且增大菲涅尔透镜对入射光线的跟踪误差容忍角度。该文给出了具体的设计实例,并应用Solidworks软件和Tracepro软件对该设计实例进行了光学建模和仿真模拟。结果表明,当光线垂直入射时,相较于未增设工况,增设该二次聚光器的太阳能斯特林发动机光学效率提高了87.3%;增设该二次聚光器使得菲涅尔透镜对入射光线的跟踪误差容忍角度增至1.5°,对应的光学效率为光线垂直入射时的97.2%。     

超弹性形变线聚焦菲涅尔透镜的变焦性能研究

该文基于棱镜折射理论分析倾斜入射角对菲涅尔透镜焦距变化的影响规律,指明焦距变化的光学原因,提出采用超弹性变形调整焦距的方法,并基于小变形下的线性假设展开理论分析,通过仿真进行验证。结果表明,变形率达到15%时,焦距的伸长率约46.7%,与理论结果相较小于10%,验证了理论模型的正确性。研究结果为超弹性菲涅尔透镜的变形变焦提供了理论依据。     

基于菲涅尔透镜聚光的遮阳伞温差发电系统

为了使太阳能可以得到更加充分的利用,设计了一种应用在大型遮阳伞上的半导体温差发电系统。本设计运用半导体材料的塞贝克效应,利用半导体温差发电片进行发电,通过菲涅尔透镜的聚光作用来为半导体温差发电片的热端加热,采用水冷的方式为其冷端散热,并用蓄电池储存半导体温差发电片所产生的电能。通过实验,得到了菲涅尔透镜与温差发电片的相对布置距离以及冷却水流速对温差发电片输出功率的影响。     

小型菲涅尔定焦线聚光系统关键参数影响特性研究

基于线性菲涅尔透镜聚光特性和极轴式跟踪原理,提出一种采用圆弧腔体吸收器的小型菲涅尔定焦线聚光系统。采用蒙特卡洛光线追迹方法与数理统计原理,详细研究太阳赤纬角、太阳时角和腔体内表面吸收率等关键参数对聚光系统光学性能的影响。结果表明,腔体内表面吸收率对光学效率因子的影响最显著,其次为太阳赤纬角、太阳时角。腔体内表面吸收率分别为1.00、0.85、0.75时,系统平均光学效率因子分别为0.950、0.865、0.799。太阳赤纬角对能流均匀性影响最显著,其次为太阳时角、腔体内表面吸收率。在太阳赤纬角分别为0°、8°、16°、23.45°时的平均均匀因子分别为0.507、0.519、0.561、0.612。该系统可减少余弦损失、降低焦线偏移对端部损失的影响。     

聚光比最大的太阳能发电器

美国桑迪亚国家实验室的研究人员最近研制出一种聚光式光伏太阳能发电器,它比所有其它同类型太阳能发电器具有更高的效率。专家们认为,这种发电器很快就能投放市场。该装置有12个菲涅尔塑料透镜,把阳光聚集到100倍,然后照射在12个硅太阳电池上。其峰值效率为20.3％。桑迪亚光伏技术部监督员艾尔登·包伊斯指出,工业部门将很快制出具有这种性能的商品,并希望用三年左右的时间,在市场上出现效率19—20％的聚光组件。包伊斯认为,该组件用硅太阳电池这一点特别重     

专利信息

本发明为一种太阳能热水器。它由光采集器、热吸收器、水管道、储水器等组成。光采集器至少包括一个条形菲涅尔聚焦透镜，用来提高提高太阳能热水器的光源能量密度，将太阳光聚焦在热吸收器上。条形菲涅尔透镜为一组相互基本平行的三棱透镜，三棱透镜组构成一个平面组合。     

空间菲涅耳透镜的材料与工艺要求分析

该文根据空间菲涅耳聚光透镜的使用要求和空间环境条件，比较了现有光学材料的性能特点，分析了材料折射率、透镜尖劈尺寸和面形误差对透镜光学的影响，进而对透镜成型和安装工艺提出了要求。     

大型曲面菲涅耳薄板透镜的制造与应用

一引言 传统的平面菲涅耳透镜质轻价廉,用材料少,已在多学科得到应用.其难点是直径难以造大,限制了其在阳光集热方面的使用,许多专家试图设计大型精密机床来制造大尺寸整体菲涅耳透镜用于阳光集热,其技术难度之大、成本不菲可以想见.笔者创新提出区块分割法,发明新型太阳能聚光集热器--塑料透射式太阳能聚光器(专利申请号:CN200410020974.2,公开号:CN595011A),核心技术之一是其巨型的薄板聚光透镜由一系列曲面聚光瓦拼接搭建而成,从此人们可以利用聚光瓦像用砖瓦盖房一样轻易地构筑自己所需要的聚光集热装置,从太阳光中获得所需的高温能量.     

两种聚光器联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统实验研究

设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性能,给出太阳辐照度、装置运行温度和产水效率随时间的变化关系。当太阳辐照度平均为795 W/m2时,该装置集热管出口温度最高为64.8℃,产水量约为9.48 kg/d,整体系统热效率为43.5%。     

基于热电效应高倍聚光焦面能流密度测量研究

焦面能流密度分布是评价太阳能聚光器聚光效果的关键因素,对聚光太阳能电池或热发电接收器的设计、安装和传热分析等起到了决定性作用。利用铠装热电偶高温测量的优势,提出基于热电效应原理的能流密度分布间接测量方法。通过ANSYS软件构建铠装热电偶的传热模型,将聚光太阳能能流作为输入,对其稳态传热过程进行分析,得到能流密度与输出温度之间的热力学函数,利用此函数的反函数开展高倍太阳能聚光焦面能流密度的测量。研究了风速和环境温度对模型的影响。结果表明：风速对该函数关系影响较大,环境温度影响很小。采用菲涅尔透镜搭建实验系统,对模型进行了验证,能流密度大于600 kW/m²时,实测数据与模型的相对误差在5%以内,模型的准确度较好。