硅包覆碳点基柔性发光太阳能聚光器的制备与性能研究

碳点由于环境友好、经济适用、合成方法简单及光学性能优异而在发光太阳能聚光器领域受到越来越多的关注。然而,碳点与亲水性聚合物波导材料相容作为发光基质时,多数碳点在聚合物中的相容性差,以及亲水聚合物的易脆性等问题严重限制发光太阳能聚光器的实际应用。为了解决这些问题,本文利用3-氨丙基三乙氧基硅烷的水解缩合,与邻苯二甲酸、邻苯二胺共同合成了一种斯托克斯位移为150 nm、量子产率为10.94%,且具有良好分散性和相容性的亮黄色发射硅包覆碳点;同时,以具有良好相容性、高柔韧性的聚二甲基硅氧烷为波导材料,二者结合制备出一系列尺寸为3 cm×3 cm×0.1 cm,不同质量百分比的硅包覆碳点柔性发光太阳能聚光器,其中,性能最佳的太阳能聚光器能量转换效率可达1.05%。这项工作将硅包覆碳点与聚二甲基硅氧烷的优势相结合,对发光太阳能聚光器实际应用有潜在价值。

漏斗式二级复合抛物面太阳能聚光器的优化设计

构造了一种由二级复合抛物面(CPC)叠置组成的漏斗式太阳能聚光器,对其性能进行了讨论。为改善第二级CPC的最大聚光角,重点对其进行了变尺寸设计,理论导出了各参数间的关系,给出了最优参数范围。指出,在合理配置第二级CPC各设计参数的条件下,其最大聚光角可达30°～35°,有效地增加了整体光漏斗的导光率和最大聚光角。在实际天气条件下,对一个实际二级复合抛物面太阳能聚光器进行了实验测试,给出了不同入射角条件下系统的导光性能曲线,对实验结果进行了讨论,指出了改进方向。

碟式太阳能聚光器风载仿真

为研究风载荷对碟式太阳能聚光器的影响,基于CFD流体动力学分析软件,建立碟式太阳能聚光器风载仿真计算模型,分析聚光器风载作用下的流场,计算聚光器的平均风力系数和风力矩系数,并研究聚光器风力系数和风力矩系数随不同方位角和高度角的变化规律。研究结果对开发碟式太阳能聚光器、优化聚光器的避风控制策略,以及提高太阳能电站风灾害的抵抗能力具有重要的参考意义。

家用太阳能聚光器自动跟踪系统的设计

针对家用太阳能聚光器的使用特点 ,设计了一种由讯号单元、控制单元、执行单元、蓄电池组组成的太阳能聚光器自动跟踪系统 ,该系统采用一维驱动、二维跟踪的伺服机构 。

碟式太阳能聚光器跟踪系统研究(下)

开、闭环相结合的混合控制结构结合了开、闭环的优点，克服了两者的缺点，能得到最佳的控制效果。在一般无云的情况下使用闭环的传感器跟踪，但当云遮挡太阳时，立即变为开环跟踪，直到云过后再重新使用闭环跟踪。

风对碟式太阳能聚光器影响的数值模拟研究

为研究25kW碟式太阳能聚光器在不同工况下风载荷系数的变化规律,并确定聚光器的最佳和最差避风工况,通过建立聚光器在不同工况下的流域模型,基于Fluent14.0软件采用Realizable k-ε湍流模型对流域模型进行数值模拟。结果表明:阻力系数与聚光器有效迎风面积成正比,阻力系数的绝对值最大为1.42;当高度角为60°、方位角为0°时,升力系数绝对值最大为1.60;在各高度角(除90°外)下,侧向力系数、翻转力矩系数和方位力矩系数随方位角的增大均近似呈正弦变化趋势,系数绝对值最大分别为1.34、0.18和0.26;聚光器最佳避风工况为90°-180°,最差避风工况为0°-0°。

碟式太阳能聚光器风载荷系数影响因素研究——基于模糊灰色关联分析法

为了深入分析高度角、方位角、镜面间隙尺寸等因素对碟式太阳能聚光器风载荷系数的影响程度,基于模糊灰色关联分析理论,建立碟式太阳能聚光器风载荷系数的模糊灰色关联分析模型,运用Fluent 14.0软件,结合Realizable k-ε湍流模型对其风载荷系数进行模拟,并对相关影响因素进行合理分析。模拟结果表明:高度角对阻力系数和方位力矩系数的影响程度最大,其模糊灰色关联度分别为0.8336与0.7376,方位角的影响程度相对较小,而镜面间隙尺寸对其影响程度最小;方位角对升力系数、侧向力系数、翻转力矩系数及倾覆力矩系数的影响程度相对最大,其模糊灰色关联度依次为0.8244、0.7793、0.8117和0.7541,其次是高度角,镜面间隙尺寸的影响程度最小。

折面形抛物柱太阳能聚光器

针对抛物柱曲面镀银玻璃太阳能聚光器聚光不均匀、加工费用高及银反射层易脱落等 3大缺陷 ,研制出了一种用“多折面”代替“曲面”、用“镀银双层玻璃”代替“镀银玻璃”的新型抛物柱折面形镀银玻璃太阳能聚光器。理论与实践结合 ,有效地克服了原太阳能聚光器的弱点 。

Coumarin 6平面荧光太阳能聚光器的制备与性能分析

以PMMA作为基质材料,以Coumarin 6作为荧光物质,采用掺杂方式制备出平面荧光太阳能聚光器。制备得到的Coumarin 6平面荧光太阳能聚光器的几何尺寸分别为50 mm×50 mm×5 mm与100 mm×100 mm×5mm,将太阳能电池粘贴于聚光器的输出端,通过测试聚光器对太阳能电池输出功率的影响测定Coumarin 6平面荧光太阳能聚光器的聚光特性。而为了研究掺杂浓度对聚光器聚光特性的影响,制备了7种不同浓度的Coumarin 6平面荧光太阳能聚光器,并分别测试了其聚光特性,得出最优化的掺杂浓度。

基于ANSYS的槽式太阳能聚光器支架结构分析

根据桑夏太阳能提供的支架结构参数,利用ANSYS建立有限元模型,对支架整体进行结构静力学仿真分析,同时根据支架的工况对支架进行了模态分析,找出了对支架工作情况有影响的频率值。结构整体静力学分析模拟仿真结果表明,该机构达到设计要求。

槽式太阳能聚光器太阳跟踪机构设计

为实现槽式太阳能巨幅聚光器能可靠准确的跟踪太阳,设计了一种新型的太阳跟踪机构,该机构采用中高压双液压缸推挽式驱动方式作为巨幅聚光器驱动的核心方法,具有跟踪机构驱动扭矩大、驱动旋转角度范围宽广等特点。本文介绍了该跟踪机构的结构形式、组成、工作过程及特点。实验证明,跟踪机构运行平稳、跟踪可靠准确。

槽式太阳能聚光器支架测量附件设计

将摄影测量技术应用于槽式太阳能聚光器支架测量,完成了支架托片位置及角度的测量附件设计与公差确定。通过对测量附件添加高斯分布的随机误差,以聚光器截断因子小于0.95作为评判标准,确定相应公差项目大小。通过增加支撑点处法线作为约束条件,改善聚光镜曲面拟合精度。试验结果表明,附件的上表面回光反射标志点位置度公差和附件棱柱偏心误差在1mm内,附件上下表面平行度公差控制在100μm内,可以保证测量附件对聚光系统光学性能评估的准确度。

平板型太阳能聚光器的静力分析和模态分析

为了解决平板型太阳能聚光器因受力不均匀导致的聚光效率下降的问题,提出了以9块阵列透镜作为聚光模组的装配方式.设定聚光模组阵列与光波导板之间的空气间隙为2mm,通过ANSYS软件对聚光器进行线性静力分析和模态分析.设定风速为18m/s,高于指标等级14m/s,聚光器的模态分析基频为0.038s,满足结构刚度无需考虑动态影响的条件.讨论了结构组件在受到极限静风载的情况下,聚光模组与光波导板结构之间的位移变化和对应的前6阶的模态系数.结果表明:静力分析情况下聚光模组结构与光波导板之间的空气间隙最大位移为0.049mm,满足设计精度要求;在5种角度工况下,前6阶模态振型与施加预应力的模态振型相差在1%以内,且对应振型图形态类似,证明风载荷对于振型无影响.

一种新型太阳能聚光器的研制

介绍了新型太阳能聚光器的设计原理，分析了设计中的三个问题，提出了最佳设计值。

基于相似理论的太阳能聚光器风载荷模拟与实验

基于相似理论建立了槽式太阳能聚光器(PTSC)的相似模型并对其进行Fluent数值模拟、实验研究以及理论分析。首先,建立了全尺寸模型与相似模型之间的力与压强的相似关系;然后,对风场中的相似模型在各个风速以及仰角下的风压进行模拟计算以及分析;最后对风场中相似模型受到风压的情况进行风洞实验测试验证模拟结果。模拟与实验结果表明,模拟计算结果与风洞实验结果具有很好的吻合度,平均误差为16.7%,说明计算模型较准确,可对小型聚光器风载荷结果进行相似处理后即可得到大型聚光器风载荷分布特性。

槽式太阳能聚光器太阳跟踪液压驱动系统设计

槽式太阳能热发电系统中,其聚光器太阳跟踪性能是太阳能采集率的重要影响因素。设计了一套槽式太阳能聚光器太阳跟踪机构专用的中高压液压驱动控制系统,并系统采用了比例溢流阀和比例流量阀,因此具有驱动力矩大、启动平稳、跟踪精度高的特点。实验证明了其设计的正确性和可靠性。

碟式太阳能聚光器瞬态动力学特性分析

该文结合碟式太阳能聚光器实际受风载荷的状况,运用ANSYS模拟受八级自然风时碟式太阳能聚光器的瞬态动力学特性。研究发现,工作角在0°~15°时,碟式太阳能聚光器最大位移位置在聚光镜上边缘处,工作角在30°~90°时,最大位移位置在接收器支撑板处,最大应力位置始终为骨架与跟踪系统连接板处。并以0°工作角为例具体分析了其瞬态动力学响应。

非跟踪非对称复合平面型太阳能聚光器设计与光学性能模拟

提出一种新型的非跟踪非对称复合平面型反射聚光器,给出设计方法,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的光学仿真软件,分析光学效率及吸收器上的能流分布。结果表明,增大平面镜数量n和设计角θ0均可增大聚光器的几何聚光比CR。CR相同的聚光器在入射角大于θ0时具有相同的光学效率,聚光均匀性较好,且减小n值有利于获得更均匀的光强分布。

一种槽式太阳能聚光器安装质量的检测方法

为有效提高抛物槽式太阳能聚光器的聚光效率,需要对聚光器各个反射镜的安装位置进行检测和校准。本文采用Marposs公司研发的VISField系统,利用吸热管反射成像法,根据相机与聚光器的相对位置关系,推导吸热管在子镜中的成像位置,进而完成聚光器各子镜位置误差的调整。以全站仪为第三方工具,利用外部靶点信息对吸热管进行位置调整以及完成相机姿态的动态校准。利用本文提出的方法进行实验,调整后各反射镜的平均截断因子近似为1,说明吸热管在子镜中的实际成像位置与理论成像位置近似重合,验证了检测方法的正确性和可行性。

碟式太阳能聚光器与太阳能热发电系统

由于长期致力于太阳能热发电技术领域的研究工作，中国科学院电工研究所对碟式聚光器、槽式聚光器以及塔式定日镜等多种形式聚光器的研究与制作积累了丰富的实际经验，目前已经完成1kW碟式-斯特林机热发电系统的研制和运行测试以及3种型号共6台碟式聚光器．3种型号共4台定日镜，1种型号共1台槽式聚光器。