旋轉(zhuǎn)拋物面碟式聚焦太陽(yáng)能系統(tǒng)光學(xué)性能分析與優(yōu)化.pdf

1、太陽(yáng)能作為一種可再生的綠色能源，對(duì)解決現(xiàn)今世界存在的能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題有著非比尋常的重要意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。如何提高太陽(yáng)能利用裝置的能量效率和可靠性，降低建造和長(zhǎng)期運(yùn)行的成本，一直都是太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化的研究熱點(diǎn)。其中，效率問(wèn)題是關(guān)鍵，提高能量轉(zhuǎn)化效率能在很大程度上降低成本。本文主要研究旋轉(zhuǎn)拋物面碟式太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)，具有聚光比高，能量密度大等特點(diǎn)，利用效率比其他各種太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中高，因此也是研究最多的系統(tǒng)之一。目前對(duì)其性

2、能的分析研究多采用光線追蹤方法，計(jì)算量大而進(jìn)行全年范圍的分析和優(yōu)化比較困難。本文提出了一種直接分析碟式太陽(yáng)能系統(tǒng)光學(xué)效率的計(jì)算模型，針對(duì)反射鏡上任意一點(diǎn)建立了快速計(jì)算攔截率進(jìn)而分析系統(tǒng)性能的解析方法，配合直射太陽(yáng)輻射模型和接收器能量損失模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)年收集熱能的最大化。主要結(jié)論如下:(1)有效太陽(yáng)模型的比較。通過(guò)攔截率的分析，光學(xué)誤差＞5mrad時(shí)，發(fā)現(xiàn)高斯有效光強(qiáng)分布與多項(xiàng)式有效光強(qiáng)分布的計(jì)算結(jié)果差別很小;而光學(xué)誤差較小

3、時(shí)，高斯分布模型的預(yù)測(cè)結(jié)果要存在較大高斯模型計(jì)算量小，計(jì)算速度快。(2)考慮到反射光強(qiáng)在焦點(diǎn)附近的方向特性，對(duì)于大邊緣角(＞60°)的碟式系統(tǒng)，球形接收器的性能要好于一般的空腔接受器;安裝無(wú)玻璃窗口的空腔接收器時(shí)，最佳邊緣角在50°附近;對(duì)于安裝玻璃窗口時(shí)，考慮入射角效應(yīng)的影響，最佳邊緣角設(shè)計(jì)降低至30°附近;(3)光學(xué)誤差＜4mrad時(shí)，空腔接收器不安裝玻璃窗口的凈熱效率要高于安裝玻璃窗口的情況，最佳幾何聚光比要＞3000;當(dāng)光學(xué)誤差