基于偏折法的碟式聚光器抛物镜面法向误差快速检测方法

为实现碟式聚光器抛物镜面的法向误差快速检测，针对单目偏折法缺少深度信息的不足，拟构建一种迭代拟合算法，通过拟合计算得到二次曲面系数，修正镜面坐标系与相机坐标系之间的转换误差，实现对称碟式聚光器抛物镜面的快速定位与法向误差计算。搭建实验平台，进行5次不同位姿的抛物镜面测量实验，获得被测抛物镜面单元的实际法线方向数据，与镜面设计面形的标准法线方向相比，其平均误差为7.3591 mrad;5次测量的抛物镜面法向误差结果相近，其整体标准差为5.0278 mrad；与镜面面形基准数据相比较，验证了该方法测得的法向误差低于20 mrad。实验结果表明该方法可行，且具有快速性和稳定性。     

塔式太阳能热发电站定日镜镜面面形检测与三维重构

定日镜是塔式太阳能热发电站的核心装置,对定日镜面形进行快速精确检测是保证电站高效运行的关键。文章基于二维条纹反射方法对定日镜面形的快速检测进行了分析研究,结合Hermite插值理论对面形进行三维重构,其研究结果将提升定日镜的面形检测效率及产品竞争力,具有很好的应用前景。     

碟式聚光器的月光聚光比分布计算模型

碟式聚光器和塔式聚光器均是点聚光系统,为了用月光法间接测量塔式聚光系统的聚光比分布,适宜用聚光稳定的碟式聚光器研究不同月相的光源亮度分布对聚光比分布的影响。主要建立月光下碟式聚光器的聚光比分布计算模型,首先依据拍摄的月相灰度图像建立分块均匀的光源亮度分布模型,再基于三维激光扫描点云数据生成准确的反射镜面形;在光线追迹过程中均匀采样镜面上的反射点,且考虑聚光器的跟踪误差;镜面的光学误差与光源的亮度分布合并为等效的光源亮度分布。模拟聚光比分布与实验聚光比分布的余弦相似度α>95%,光学模型准确性高。     

获得最大日照度的协调控制方法的研究——多镜面聚光型太阳能光伏系统

针对目前太阳能聚光方式,提出了采用平面镜反射聚光的多镜面阵全跟踪聚光方案.首先描述了多镜面聚光型太阳能光伏系统的基本结构及其跟踪控制原理和方法.通过对多镜面阵聚光系统对太阳全方位跟踪控制分析,推出了太阳电池组件和平面镜阵在跟踪过程中方位角、倾角及空间位置变化的运动方程.通过建立了平面镜阵与太阳电池组件之间的运动关系,实现太阳电池组件跟踪控制以及平面镜阵之间的跟踪协调控制,并对此系统进行了定量分析和数值计算.     

双面光伏组件发电性能影响因素理论与实验研究

基于视角系数模型,理论计算与实验分析双面光伏组件的背面辐照度分布,根据组件背面的辐照度模型和太阳电池等效电路的单二极管模型,采用I-V曲线叠加法计算其微失配损耗;并提出简化反射光谱模型准确计算反射太阳光谱,以光谱失配因子量化反射光谱对双面组件背面发电性能的影响,结合组件背面辐射视角系数模型,建立双面组件背面功率输出的计...     

分段式槽式太阳能聚光器的性能分析

提出一种新型的分段式槽式太阳能聚光器,通过在平面框架上放置同焦线的多块抛物面反射镜面,将光线聚集于焦线处,使用平板型集热器或圆柱型集热器作为接收体,用于太阳能聚光光热利用。该聚光器由于采用分段式的抛物反射镜,因此相比传统槽式聚光器具有较小的风阻,较低的镜面高度,并同时可达到较高的聚光倍数。根据几何光学原理给出确定每块抛物镜面尺寸及位置的曲线方程,并根据各器件实测的光学性质对聚光器进行理论分析计算,结果表明该聚光器具有较高的集热效率。     

碟式抛物面太阳能聚能器焦面特性数值仿真

结合太阳能聚能器的光学特性,同时考虑了太阳不平行度、跟踪指向误差、镜面的反射误差以及焦面位置误差等误差因素,采用蒙特卡罗法对碟式抛物面太阳能聚能器的焦面特性进行了数值模拟分析,获得在等口径和等焦距条件下,边缘角对焦平面热流分布的影响,为碟式太阳能聚能器的设计和安装提供参考依据。     

集中力作用对挠曲柱面镜面型的优化分析

以近年来开发的挠曲柱面反射镜为研究对象,提出一种在玻璃平板两端施加对称集中力,从而改善面型、优化聚光效果的方法。首先分析利用集中力优化面型的可行性,然后具体建立优化后镜面的数学模型。最后用SolidWorks软件实体建模并通过光学分析软件TracePro模拟光路系统,同时搭建新型槽式集热器实验平台,以分析其聚光特性。模拟及实验结果表明,优化后的反射镜焦斑能流密度的分布更加理想。     

大型槽式聚光器面形摄影测量网络规划方法研究

大型槽式太阳能聚光器抛物型镜面尺寸大,要求测量精度高,需要合理稳定的摄影测量网络完成对抛物面形的三维重构。为了提高对聚光器面形的检测精度,避免测量网络选择的盲目性,提出并实现了一种基于遗传算法的摄影测量网络规划方法,研究空间点目标的三维重构过程,将空间点三维重构不确定度作为评价网络优劣的依据并设计遗传算法。针对实验室控制场及太阳能聚光器镜面实际场,首先根据实际测量环境约束进行仿真研究,得到优化后的摄影测量网络,然后通过实测实验对仿真结果进行验证。实验结果表明,在给定测量条件下,利用仿真得到的摄影测量网络进行布站,可以提高面形测量精度,验证了算法的可行性。     

跟踪与装配误差对PTC截断因子的影响分析

研究并设计及实现了抛物槽式太阳能集热器(Parabolic Trough Concentrator,PTC)截断因子计算方法,建立集热器数学模型,分析太阳光线入射和反射路径,通过反射光线与吸热器中心线空间距离计算截断因子。分析支架太阳跟踪误差对截断因子的影响,当集热器在抛物线横截面的跟踪角度误差α小于0.975 3°时,截断因子均大于0.95;在纵向对称平面的跟踪误差β小于16°时,截断因子大于0.95。结果与Soltrace相比平均偏差小于0.007,证明算法正确性。分析聚光器、吸热器的支撑点装配误差对截断因子的影响,结果表明,当镜面支撑点误差标准差小于0.9 mm时,截断因子大于0.95;当吸热管直径为70 mm的吸热器支撑点误差标准差小于30mm时,截断因子大于0.95。即聚光器装配误差对截断因子的影响远大于吸热器装配误差的影响,聚光器装配误差的增加更易造成聚光效率的降低。     

平屋顶槽式聚光器风压分布的概率特性研究

通过风洞实验对平屋顶槽式聚光器的镜面风压进行测量,通过高阶矩与风压时程曲线和概率密度直方图对镜面风压分布的概率特性进行了分析;得到镜面风压分布的高斯判别标准,并给出典型工况下的镜面高斯区域划分。然后通过Sadek-Simiu（SAD）法计算出聚光器的极值风压系数,给出典型工况下的极值风压系数等值线图,并对极值风压系数分布规律和特征进行分析,镜面风压极值最大值出现的主要区域为镜面边缘角落区域,极值风压系数最大值出现的工况为仰角30°风向角45°,其值为6.136。     

太阳能热发电定日追踪算法建模仿真与实现

针对塔式太阳能热发电定日镜追日过程进行运动过程分析,建立相应的追日聚光反射模型,推导定日镜方位角高度角计算方法,并模拟镜场中不同位置的定日镜镜面法线姿态。在位于东经121?23′47"/北纬31?00′20"处搭建的面积66 m~2定日镜追日实验装置验证算法,结合定日镜和投影处位置信息,利用安装在镜面的三维磁方向传感器确定定日镜绝对姿态,实验证明该算法的数据准确率可达到99%以上,能推广应用于太阳能热发电定日追踪系统。     

基于直线方程求解与波峰区间划分的串联光伏组件多峰MPPT方法

针对阴影遮挡状态串联光伏组件P-U曲线多峰问题,在等效模型基础上引入Lambert W函数进行推导,给出一种基于直线方程求解过零电压值的单峰MPPT算法;同时对不同遮挡状态下串联光伏组件的波峰数量及分布规律进行研究,获得一种波峰区间的划分方法;进而将两者结合,提出一种串联光伏组件多峰MPPT算法。通过建模仿真和搭建实验平台,针对不同材质的单块光伏组件进行光照条件变化仿真实验和误差分析;针对串联光伏组件(组串)进行不同遮挡状态实验验证和误差分析。结果表明,该方法能快速准确地计算出组件单峰或组串多峰的最大功率点,具有良好的工程应用前景。     

聚光焦斑偏移对太阳能斯特林发动机性能的影响

资源短缺、环境恶化使太阳能成为大自然中能源开发与应用的主要对象之一.以实验教学平台为例,将经菲涅尔透镜聚光后形成焦斑落在热端的大小和焦斑中心距离热端中心的偏移量作为实验的切入点,针对需要对组件进行焦斑对位的问题,提出通过调节升降台和导轨微移台来实现热端的三维移动进行实验测试,验证发电机有效输出功率与焦斑投射在热端的平均...     

双轴槽式聚光器焦斑温度场测试与分析研究

针对双轴跟踪槽式太阳能聚光器焦斑温度场,采用新型测试靶进行实验研究,提出一种可以迅速、精确得到焦斑偏移量的数学方法,对聚光特性中的最高转换温度、焦斑温度均匀性、焦斑宽度、焦斑偏移量展开分析。结果表明:在焦距455 mm处位置,随着太阳直射辐照度DNI的增大,聚光器最高转换温度以及温度场均匀性变化趋势不同,采用Fluke Ti55FT红外热成像仪对焦斑形状进行捕捉拍摄并根据标度读取焦斑宽度值;利用高斯函数拟合方法,在耦合系数较高的情况下,以函数特征数峰位置xc为焦斑中心位置,精确得到焦斑偏移量,通过多项式函数拟合,得出偏移量与测试靶移动距离的函数关系,为系统高效运行提供理论及数据支撑。     

组合跟踪的槽式聚焦集热器太阳辐照量的研究

在建立太阳直射辐射计算模型的基础上，分析了聚先反射抛物面镜面在各种跟踪方式下接受到的瞬时太阳直射辐射量，得出了晴天时昆明各月平均日辐照量的变化图。通过对所得数据度曲线图的比较和研究，获得了聚光反射抛物镜面两种较好的组合跟踪方式，效率分别达到双轴跟踪的98．9％和99．34％。可为太阳能申高温跟踪系统的发展和运用提供新的思路。     

菲涅耳太阳能聚光系统几何矢量分析

提出了线性菲涅耳聚光反射装置中入射角、反射位置、跟踪倾角的矢量计算方法.该聚光装置中每个反射镜面(简称镜元)需实时跟踪太阳,将太阳入射光反射至固定位置的线性吸热器上,每一镜元的入射角、反射位置、跟踪倾角均时刻变化,系统设计时的计算非常复杂.利用目前太阳位置算法中得到的太阳高度角、方位角,通过矢量法,简化计算过程,推导出线性菲涅耳反射装置任一镜元的入射角、反射位置、跟踪倾角公式,便于菲涅耳太阳能聚光装置的分析应用,计算了2009年各月平均日的各量在具体算例情况下的变化.     

基于有效介质理论的积灰组件透射特性研究

该文对青海大学50 kW多功能光伏电站进行板面积灰采样,并利用X射线荧光分析技术对积灰进行元素分析,并依此求解积灰试样在0.3~0.7 μm波长范围内的等效折射率与吸收系数。根据有效介质理论将光伏组件表面的积灰等效为连续均匀的介质层,通过分析太阳光束在积灰组件各结构层的传输,确定了积灰对入射光的吸收、反射及透射情况。研究表明:积灰对入射光的吸收作用远大于反射作用,组件透射性能降低主要是积灰对光的吸收导致的。在积灰玻璃透射率试验中,测量值与计算值的绝对误差在0.002~0.087之间,表明模型对积灰组件有较好的实用价值。     

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。     

单轴旋转跟日式多平面镜反射聚光器的设计

主要设计了一种新型的单轴旋转跟日式多镜面聚光系统,该系统与目前常见的聚光器相比,价格低廉、易于维护,仅通过单轴的转动来实现反射聚光,耗能较小.对系统中各镜面的位置及尺寸进行了详细的讨论和计算,并通过实验验证了其可行性和有效性,该方法能实现4倍以上的聚光,能有效减少跟踪系统消耗的能量,从而提高整个跟踪聚光系统的性价比.