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

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

2、能的分析研究多采用光線追蹤方法，計算量大而進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能系統(tǒng)光學效率的計算模型，針對反射鏡上任意一點建立了快速計算攔截率進而分析系統(tǒng)性能的解析方法，配合直射太陽輻射模型和接收器能量損失模型對系統(tǒng)進行設計優(yōu)化，實現(xiàn)年收集熱能的最大化。主要結論如下:(1)有效太陽模型的比較。通過攔截率的分析，光學誤差＞5mrad時，發(fā)現(xiàn)高斯有效光強分布與多項式有效光強分布的計算結果差別很小;而光學誤差較小

3、時，高斯分布模型的預測結果要存在較大高斯模型計算量小，計算速度快。(2)考慮到反射光強在焦點附近的方向特性，對于大邊緣角(＞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;安裝無玻璃窗口的空腔接收器時，最佳邊緣角在50°附近;對于安裝玻璃窗口時，考慮入射角效應的影響，最佳邊緣角設計降低至30°附近;(3)光學誤差＜4mrad時，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;當光學誤差