新型光伏楔形聚光器的聚光性能

利用几何光学和菲涅耳公式(Fresnel formula),在楔形聚光器的横截面上推导出楔形聚光器的几何聚光比、光线接收范围、透明材料的折射率、楔形顶角四者之间的关系。在此基础上,通过优化设计聚光器的反射面,提出了一种新型楔形聚光器。这种聚光器的反射面是由一部分平面、一部分抛物面组成,使折射到抛物面上的光线直接被反射到出射面上,从而提高楔形聚光器的聚光比。理论计算结果表明,当楔形顶角相同,透明介质相同且折射率为1.5时,在透射率大于90%的条件下,新型楔形聚光器的聚光比可比普通楔形聚光器提高约28%,但聚光均匀性有所下降。实验测试结果也验证了理论计算结果的准确性。总体而言,对于低倍光伏聚光系统,聚光均匀性要求不高,新型楔形聚光光伏组件具有较好的聚光性能及能量输出性能,具有应用价值。     

低倍V型光伏聚光器光学性能模拟分析

理论计算确定V型聚光器的几何聚光比、能量聚光比、能量聚光比和反射镜反射率之间的关系、反射镜宽度与光伏电池宽度之间的比例以及反射镜的倾角。根据理论计算确定2倍V型光伏聚光器的镜面倾角和宽度然后在TracePro6.0软件建立模型,模拟入射光线与竖直方向夹角λ为0°、30°、45°和60°时电池板表面的能量分布,结果显示λ为0°时电池表面能量分布最均匀,而聚光器的光学效率则随λ增大而减小。     

入射偏角对非跟踪复合抛物面聚光器性能影响

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入射偏角对聚光器光学性能的影响规律;在此基础上搭建非跟踪复合抛物面聚光器性能测试试验台,在实际天气条件下测试分析聚光器光热性能随径向入射偏角的变化规律。结果表明：当光线正入射时,聚光器的光线接收率与聚光效率分别为100%和83.42%;当径向入射偏角α为16°时,该聚光器的光线接收率与聚光效率分别为53.00%和44.82%;当轴向入射偏角β为30°时,光线接收率与聚光效率分别为88.74%和74.42%;在空气流速为3.7 m/s时,聚光器的最高出口温度与瞬时集热量分别为31.3℃和782.8 W,分别比聚光器接收上偏10°和下偏10°入射辐射时提高了3.7、6.1℃和131.0、217.9 W;该聚光器接收正入射辐射时的平均光热转化效率为77.45%,比接收上偏10°和下偏10°入射辐射的平均光热转化效率高42.14%和52.97%。     

高倍聚光光伏模组中不同二次聚光结构性能研究

目前高倍聚光光伏(high concentrating photovoltaic,HCPV)模组效率与III-V多结高倍聚光太阳电池效率相比还有很大差距;而在高倍聚光光伏模组中,常用菲涅尔透镜及二次聚光器作为聚光器件。不同的聚光结构会对光照及温度分布产生影响,进而影响模组整体的输出特性。通过对室外条件下不同二次聚光类型的高倍聚光光伏模组性能进行实验探究。结果表明二次聚光棱镜模组具有较好的温度均匀性和光线接收角,实际发电性能较优。对于二次聚光模组的设计具有参考意义。     

高倍聚光光伏模组中不同二次聚光结构性能

目前高倍聚光光伏(high concentrating photovoltaic,HCPV)模组效率与III-V多结高倍聚光太阳电池效率相比还有很大差距;而在高倍聚光光伏模组中,常用菲涅尔透镜及二次聚光器作为聚光器件。不同的聚光结构会对光照及温度分布产生影响,进而影响模组整体的输出特性。通过对室外条件下不同二次聚光类型的高倍聚光光伏模组性能进行实验探究。结果表明二次聚光棱镜模组具有较好的温度均匀性和光线接收角,实际发电性能较优。对于二次聚光模组的设计具有参考意义。     

一种新型聚光光伏组件的光学设计

传统的聚光光伏组件(CPV)采用菲涅耳透镜聚光或者大型反射式聚光。这些组件的尺寸较大,不利于聚光光伏组件的小型化与模块化。该文主要设计制作了一种新型平板反射式聚光器,并应用到聚光光伏系统中完成相关测试,上述工作均在顺德中山大学太阳能研究院完成。该文提出了一种新型的平板反射式聚光器的设计方法。文章首先介绍聚光器的建模方法,然后进行软件模拟与分析,最后制作聚光器并组装成聚光光伏组件(CPV)进行相关测试,组件的结构设计也将详细介绍。测试结果表明通过该光学设计方法能够灵活,有效的设计适应不同应用要求的反射式聚光器。     

圆锥面太阳聚光器的理论研究与设计

对聚光器为圆锥面、接收器为圆柱面的太阳能集热器的性能进行了研究.导出了单锥面聚光器的聚光比和跟踪精度的计算公式,给出了接收器上的照射长度以及接收器表面聚光比分布的数学表达式,并对聚光比、跟踪精度、材料利用率等方面进行了详细的分析,结果表明从聚光比、材料利用率及跟踪精度等方面来考虑,45°是单锥面聚光器的最佳半顶角.分析了单锥面集热器存在的采光面积与聚光比和接收器长度之间的矛盾,进而提出了多锥面组合聚光器;多锥面组合聚光器能在接收器长度一定的情况下增加采光面积、提高聚光比,克服了单锥面聚光器的矛盾,并且具有设计上的灵活性.     

多曲面槽式聚光太阳电池电热联供系统性能研究

介绍了一种多曲面槽式太阳能聚光器的工作原理,对该装置进行了三维建模,利用光学分析软件对该聚光器安装平板式太阳电池进行光线追迹分析,直观地再现了聚焦光线的分布.基于该多曲面槽式聚光系统,提出一种新型的聚光太阳电池电热联供系统(TCPV/T).该系统能够有效利用太阳辐射能量,提高太阳电池输出电功率、光电转换效率,并将太阳电池产生的热量有效回收,实现聚光发电系统对外输出电能、热能.构建了多曲面槽式聚光多晶硅太阳电池电热联供实验系统.实验结果表明,在约3倍太阳聚光作用下,与非聚光平板电池、安装于同一聚光器内的太阳电池输出电功率相比,聚光电热联供系统输出最大电功率分别提高了96.4%和64.2%,系统综合性能效率达到62.8%.     

一种顺向聚光实体聚光器的光学性能分析

为了改善用于建筑导光的镀膜反射类型的太阳能聚光器的性能,提出一种由透明实体整体成型的全内反射顺向聚光器,该聚光器具有结构紧凑、无需镀膜的特点。论文介绍了聚光器的结构和聚光传光原理。通过建立三维实体模型,应用光学分析软件模拟分析了聚光器的光学传输率,得出在不同入射光偏角时的传输率变化曲线。结果表明,该聚光器具有较大的跟踪容差性能,当平行入射光线偏角为1.4°时,传输率相对于正入射时下降不到20%;偏角为2.2°时,传输率仍然可以达到正入射时传输效率的60.8%;偏角为3°时,传输率还可达到正入射时传输率的50%,即3°为半传输率对应的偏角。因此,以这种结构为基础模块,结合导光光纤,采用空间多方位排列方式,可组成免跟踪系统的固定导光系统。     

双V型槽式低倍聚光光伏系统实验研究

为了减少单位产能所需的电池面积和降低光伏系统发电成本,采用低倍聚光器将太阳光汇聚在光伏电池上,对太阳电池进行低倍聚光.设计双V型槽式低倍聚光光伏系统,利用太阳跟踪系统和数据采集系统研究了在不同聚光条件下,常规单晶硅太阳电池组件的短路电流、开路电压、最大功率等电池特性参数,利用在电池组件下加装散热器来解决聚光后组件温度升高的问题.实验结果表明,采用双V型低倍聚光后,电池功率提高了27%,短路电流提高了25%,开路电压和填充因子变化不大,电池表面温度升高到44.8℃.利用双V型槽式低倍聚光光伏系统,增大了电池组件发电功率,为使用简单可靠的聚光器降低光伏系统发电成本提供了有效方法.     

一种蝶式聚光新型太阳能汽车

设计了一种新型蝶式聚光太阳能汽车,阐述了其基本构造及工作原理,并对这种聚光系统所对应的光伏系统进行了计算与选型,分析认为此种太阳能汽车达到了一定的聚光效果,提高了太阳电池转换效率,但在行驶的过程中不太稳定,适合观光车,短途代步车等。     

工程结构物的抛物面方程回归计算

抛物面工程结构物的施工安装、建成后的精度鉴定和变形监测需要用高精度的电子全站仪测定抛物面上许多离散点的三维坐标.据此,通过抛物面口的平面方程回归、平面的法向量计算、坐标变换、圆心拟合、坐标轴平移、抛物面方程回归等一系列运算,得到抛物面方程式和焦距,以满足对抛物面工程结构物的施工安装、精度鉴定和变形监测的要求.     

车灯线光源设计的数值模拟

利用小平面镜逼近抛物面的方法研究车灯线光源的设计问题,通过在抛物面内内接小平面镜模拟抛物面反射光线的汇聚作用.统计能反射光线到指定点的小平面镜的个数,算出该点的光强.在满足测试光屏两指定点光强大小的条件下,求出使线光源总功率最小的灯丝长度,并对结果的合理性进行了分析.     

三运动复合线性菲涅耳反射式太阳聚光系统的性能研究

为改善线性菲涅耳反射式聚光系统的余弦损失对系统聚光效率的影响,提出了一种运动式线性菲涅耳反射聚光系统,该聚光系统依靠镜场与太阳保持反向运动来减小余弦损失.通过在广西柳州(北纬24°03')搭建的实验台架对系统的可行性和效率增加进行了验证.实验结果表明该新型系统对太阳光的聚光效率比固定式菲涅耳系统提高9%左右,与理论计算值相当.文中亦利用光学仿真分析对系统布置的优化进行了探讨.分析结果表明在现有系统参数的基础上,适当降低接收器高度可进一步减小余弦损失;在二次聚光器接收允许的范围内适当增大镜元间距还可减小镜场遮挡损失,继续提高系统聚光集热效率.      

用楔角偏差改善正交光楔列阵大尺度的辐照均匀性

用楔角偏差的方法能有效的改善正交光楔列阵系统（SWA）的大尺度辐照均匀性，基标量衍量积分方法和旁轴矩阵光学方法，进行了详细的分析，给出焦斑光强分布特性的理论计算和实验结果，并给出了最优设计参数。     

金属壁移动对微波加热均匀性的影响

本文通过矩形波导金属壁的移动,对腔体内电磁场分布的相位进行调节,从而改善矩形波导内因电磁场分布的不均匀而引起的加热不均匀性,并且提出了基于空间坐标变换的时变媒质方法来计算移动边界问题,对于处理大型工业用微波腔体的移动边界问题具有重要意义.本文采用单模BJ-22波导加热系统为基准,分析短路面位置的调节对微波加热均匀性的影响,实验和计算表明短路面的调节可以大大提高微波加热的均匀性,且空间坐标变换理论可以准确的用于微波腔体的移动边界计算.     

槽式太阳能系统聚光镜面参数对聚光特性的影响研究

对槽式太阳能系统聚光镜面参数对聚光特性的影响进行了理论、模拟及实验研究。结果显示,平行光下聚光镜面厚度、焦距、折射率导致汇聚光线在焦线位置发生横向离焦偏移△X与纵向离焦偏移△Y,采用OriginPro拟合出具有高相关指数的实用经验公式,并通过TracePro仿真及以焦距1060mm、反射镜折射率1.5、开口宽度1 600mm的典型槽式系统为平台进行实验验证。此研究可为太阳能槽式聚光系统进一步的设计优化提供参考。     

一种Zigbee网络群控聚光光伏系统设计

聚光光伏能有效降低光伏发电成本,如何实现聚光器跟踪系统的可靠性、精度及成本达到合理平衡是目前聚光光伏发电研究的重要内容之一。提出了一种基于Zigbee网络自动跟踪群控系统设计方案,该系统通过定日器检测太阳光强并确定太阳位置,再通过Zigbee网络将太阳位置发送给各聚光器的控制器调整聚光器的朝向,从而使太阳电池板获得更多的光照强度。     

一种低成本高亮度的太阳能仿真器的设计与实现

为了研究熔盐的遇光的融化和光线的吸收,设计了一种低成本高亮度的太阳能仿真器,使用了7盏1500W的金属卤灯（用在体育馆照明的灯）来模拟太阳能光源,配合聚光器件组合,能产生高强度光斑．实验效果显示太阳能仿真器能良好地模仿自然太阳的光能曲线．     

A concise UTD formulation for the scattering by a wedge with impedance faces

A concise formulation of the uniform geometrical theory of diffraction (UTD) solution for the scattering by a wedge with isotropic impedance faces at a plane wave normally incident case is deduced in this paper, which inherits the uniformity of the original result. It overcomes the complexity of the former, expresses clearly physical meanings, and is very prone to calculation with computer. The numerical results agree well with those given by published papers.