线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置与优化

单根真空集热管和复合抛物面聚光器(CPC)组成的接收器(单管接收器)对线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置有特殊要求。本文根据单管接收器的特点,提出了利用CPC最大接受半角控制镜场高宽比实现镜场无阴影布置的方法。利用几何关系推导了镜场无阴影布置的数学表达式,并给出了数值计算方法。通过算例,将一次反射镜和镜场中心的距离与镜场地面覆盖率相结合对镜场布置进行了优化。研究结果表明:对于CPC最大接受半角为45°、反射镜宽度为380mm、而反射镜列数为21的镜场,当系统无阴影工作时间确定为6h时,相邻一次反射镜间距最大为537mm较为合理,而此时地面覆盖率为73.28%。该方法对于单管接收器线性菲涅尔聚光镜场的布置具有普适性,对线性菲涅尔式聚光系统的设计具有较好的指导意义。

塔式光热电镜场布置方案的研究

主要是通过MATLAB进行仿真研究,来为塔式光热电站镜场的布置提供一个参考方案。塔式光热电镜场的布置主要受到以下几种因素的影响:余弦损失、大气衰减损失、中心点距离效率、遮挡损失、地理纬度等。将余弦效率、大气衰减损失、中心点距离效率的乘积定义为镜场光学利用效率,用做镜场布置的参考。研究主要考虑纬度对镜场布置的影响,通过绘制纬度为15°、30°和40°的塔式光热电站镜场,从而对不同纬度下镜场布置做出分析。理论分析的结果表明:纬度越低,镜场达到相同功率输出时所需要的定日镜数量越少;反之纬度越高,镜场达到相同功率输出所需要的定日镜数量越多。

基于光线踪迹法的塔式太阳能镜场布置与优化研究

本文以我国首座MW级塔式太阳能热发电示范电站的光热转化系统为研究对象。采用光线踪迹法建立了塔式太阳能电站镜场内单台定日镜光学效率模型,进而获得镜场总的光学效率。并依据塔影随时间的变化规律和集热器接收范围等因素确定了镜场布置范围。并在此基础上提出了镜场放射栅格式布置方式以及镜场优化准则,给出了我国首座MW级塔式太阳能电站的定日镜场优化后的年均效率为68.6%和提出了提高镜场光学效率的方案。

塔式太阳能热发电站集热场布置优化研究

针对Planta Solar 20塔式电站采用叶序排列算法对镜场重新布置,根据电站的定日镜数量,以最高效率为原则,得出镜场布置图形和每个定日镜具体坐标,并给出定日镜场的光能利用率,对镜场的余弦效率、大气衰减损失、镜场光能利用率与塔高之间的关系进行研究。

线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的设计与试验研究

本文研究了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统,基于几何光学原理计算模拟了线性菲涅尔反射镜镜场和复合抛物面的接收系统,在减少末端损失的基础上设计了系统的机械结构,制作了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的装置,并进行了集热性能的实验测试。测试结果表明,该系统在9倍聚焦倍率下,导热油的最高温度可达176.2℃,系统的平均瞬时热效率约为53%,很好地实现了其集热性能。

细多管CPC线性菲涅耳聚光系统仿真及实验研究

线性菲涅耳聚光发电系统具有迎风面小、土地占有率高等优点,从而受到市场的青睐,但是聚光系统建造的高成本制约着其发展应用。针对上述问题,采用多个细集热管代替一个粗集热管的方式来解决,使复合抛物面聚光器(CPC)的总开口达到1118.79mm,一次反射镜的宽度达到831.81mm。同时本文对于该设计思路下的聚光系统进行了研究,得到CPC开口半角θ=45°较好,在工作时长6h内,照射在一次镜场中的光线进入CPC的比率均达到75%以上,瞬时进入率也高达75%以上,实验验证在夏天晴朗天气中午系统光学效率达到61%。

线性菲涅耳式聚光系统阴影与遮挡计算分析模型

提出了一种阴影与遮挡计算分析模型,并进行了验证。等间距布置16列反射镜,瞄准线高度为9056mm,对比了镜间距为100mm时阴影在SolTrace软件中与所提模型中的计算结果。给出了所提模型在上述条件下确定镜场布置最佳间距的实例,结果表明合理间距为331.91mm,与传统无阴影布置方法得到的330mm接近,验证了所提计算模型的正确性。该模型对于线性菲涅耳聚光镜场中的阴影与遮挡分析具有普适性,对线性菲涅耳式聚光系统的设计具有较好的指导意义。