聚光太阳能技术讲解.ppt

聚光太阳能技术 目录 一、聚光太阳能技术依据的原理 二、课本知识回顾 三、太阳能电池表面的光照度计算 四、太阳能电池表面的亮度计算 一、聚光太阳能技术依据的原理 聚光太阳能技术 ? 聚光太阳能技术是通过聚光的方式把一定面积上的太阳光 通过聚光系统会聚在一个狭小的区域，用电池板接收能量 并加以利用的技术。 ? 实现太阳能聚光可以使用多种不同的光学系统，可分为两 大类：反射式和折射式。其中反射式系统使用得较为普遍。 聚光太阳能系统的形式 抛物面槽式反射系统 由太阳能聚光器、接收器和 跟踪系统等部分组成。 抛物面槽式反射系统 ? 聚光器：由许多弯曲的 反射镜组合装配而成。 ? 接收器：沿反射镜焦线 固定安装的吸热管或接 收器管。 ? 跟踪系统：跟踪太阳光。 ? 太阳光经镜面反射到焦 线位置，使能量会聚到 焦线处的吸热管上。 菲涅尔反射器系统 菲涅尔反射器系统：将抛物面反射镜分解为一系列平面 镜的组合，使太阳光经平面镜反射后仍能会聚到焦线处。 菲涅尔折射器系统 菲涅尔透镜：对球面透 镜微分切割，取出对光 学折射无作用的部分。 为加工方便，还进行了 整平，大大降低重量和 体积。 菲涅尔折射器系统 聚光器：菲涅尔透镜系统。 接收器：位于焦平面上。 太阳光经透镜折射后会聚 于焦平面上。 碟式系统 塔式系统 二、课本知识回顾 知识回顾 知识准备 ? 假设系统的入射口径面积为 S 1 ，出射口径面积为 S 2 ，进入 入射面的辐射通量为 Φ 1 ，出射面的辐射通量为 Φ 2 。 ? 几何光密度比 ? 光学效率 ? 光密度比（光学增益） ? 如果会聚系统是一个理想系统，即光学效率为 1 ，几何光密 度比与光密度比相等 2 1 S S C ? 1 2 ? ? ? ? C S S c ? ? ? ? ? ) / ( ) / ( 1 1 2 2 三、太阳能电池表面的 光照度计算 光照度计算 ? 计算的主要步骤： 一、地面的太阳光照度 二、太阳能汇聚系统的光密度比 三、太阳能电池表面的光照度 ? 主要计算的形式： 一、透射式—正透镜汇聚系统 二、反射式—复合抛物面系统 地面的太阳光照度 ? 参考文献 [1] ，太阳直射时的辐照度为： 式中： E e 为太阳辐照度 AM 为大气光学质量 ? 参考文献 [2] ，太阳辐射强度和光照度的换算关系： 式中， E 为光照度 ? 简单计算时，可以参考课本表 6-3 给出的太阳直照时的地面 照度为 100000lx 678 . 0 ) 7 . 0 ( 353 . 1 AM e E ? ? E E e 2 10 04 . 1 ? ? ? 汇聚系统光密度比 ? 分析正透镜汇聚系统，如图所示： ? 到达地面的太阳光发散角约为 。设入射的辐射能 量为 W ，透镜的平均通过率为 ，透镜的口径为 D ，焦距为 f ，焦面直径为 d ，入射和出射面面积为 S 1 和 S 2 ? 54 . 0 ? ? ? 汇聚系统光密度比 ? 则光密度比为 ? 对上述进行变形： ? 光密度比即为：太阳光汇聚后和汇聚前的光照度之比 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 E E S S S K S K S S S W S W c e e e e ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 4 4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? f D f D d D S S S W S W c ? 则太阳能电池表面的光照度（即汇聚后的光照度）为： ? 式中， E 2 为汇聚后的光照度， E 1 为汇聚前的光照度 ? E 1 即是前面计算出地面太阳光照度 ? ? 2 2 1 1 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? f D E c E E 汇聚系统光密度比 ? 考虑复合抛物面反射式汇聚 系统，如图所示： ? 根据几何关系可以得到： ? 式中， f 为焦距 ) 2 / cos( 1 2