基于Lighttools的太阳能电池聚光棱镜的结构优化

太阳能电池聚光棱镜的聚光效率是影响光能利用率的关键因素之一。对某型太阳能电池聚光棱镜的结构进行分析,利用Lighttools照明软件中的光源模拟太阳光并建立棱镜模型和接收面,对棱镜几何结构和入射光线角度等参数进行优化设计,最终使棱镜的聚光效率提高了4倍多,聚光效率达到97%。优化后的太阳能聚光棱镜可应用于多种太阳能电池组件中,可提高太阳能电池光能转换效率。     

聚光直热加湿除湿太阳能淡化系统的性能研究

本文研究了一种基于菲涅耳透镜聚光和多级回热的加湿除湿太阳能海水淡化系统.建造一个小型的太阳能海水淡化装置,并利用一种自设计的圆弧形菲涅尔透镜为该系统聚光直接加热.介绍了四级淡化系统的结构原理,装置通过三级等温加热的方式为系统供能。文中依据系统各部分能量的关系,建立对应的数学关系.室外实验测得,装置的最大产水量为1.5 kg/h,系统的性能系数为0.73。     

太阳能聚光分频PV/T综合利用系统的光学分析

本文提出了一种改进的太阳能聚光分频光伏光热综合利用系统。聚光系统为倾斜平板菲涅尔反射型聚光器并对太阳双轴跟踪。分频器可将太阳光谱分成两部分同时实现光伏和光热高效利用。通过光线追踪法对该系统进行了光学性能分析,并对系统的结构参数进行优化。结果表明聚光系统具有较高的面积利用率,聚光焦斑均匀性高有利于光伏发电;集热器对分频器反射能流的直接拦截率可达到86%。光热利用温度不受光伏电池工作温度的限制,因此有望获得更高的太阳能综合利用率。     

高效凹面聚光集热海水蒸馏淡化及供暖混合装置

在便携的高效凹面聚光集热装置基础上,通过综合利用所获得的太阳热辐射能实现海水淡化蒸馏、温差发电以及温箱供暖,从而达到太阳能高效综合利用的目的.为岛礁等特殊环境下的海水淡化与供暖需求提供一种途径.     

全被动聚光式太阳能蒸馏器的性能研究

本文提出了一种全被动聚光式太阳能蒸馏器。它不包含单独的集热器,而是集聚光和集热过程于一体,在嵌入到土壤里的蒸馏器中进行海水淡化.本文通过分析该蒸馏器的几何光学特性,得到了聚光器的最优化结构,并得出结论:在低纬度地方,绝大部分太阳光入射角度下装置的接收率大于95%。另外,本文通过分析蒸馏器内部的传热传质过程,得到了装置产水量在稳态条件下随太阳辐照度变化的曲线。理论计算结果表明,在辐照度为800 W·m~(-2)的稳定光照下,装置单位蒸发而积产水速率为0.2475 g·m~(-2)·s~(-1),产水效率约为45.5%。     

高聚光效率的太阳光泵浦Nd:YAG激光器

太阳光泵浦式激光器将非相干的太阳光直接转化成相干的激光,既可以提高转换效率、节省能源,又可以使得整个装置简化.由于太阳光功率密度达不到直接抽运激光器的需求,所以需要高效的聚光系统,来实现泵浦激光器所需的阈值要求.本文利用菲涅尔透镜和锥型场镜组成的高效聚光系统,使太阳光可以更高效的耦合进入泵浦腔,抽运Nd∶YAG晶体,通过模拟得到聚光系统收集的太阳光,聚光比达到10~4,增大了泵浦率,产生较高的激光输出功率.     

基于卡塞格林结构的高倍太阳能聚光镜

针对传统聚光系统聚光倍数低、造价昂贵且结构复杂的弊端,对高倍太阳能聚光镜进行了设计研究。利用卡塞格林结构具有高倍聚光及光束耦合的优点进行编程建模,设计了新型高倍太阳能聚光镜,给出了设计方法及运用光学软件ZEMAX以不同入射角度入射时的模拟结果。模拟结果表明,设计的太阳能聚光镜消除了球差的影响,在太阳光入射角为0.5°时,实现有效聚光比为544,光学效率为84.835%。该聚光镜较传统聚光镜有更高的光学效率,并且结构简单、价格低廉,有望商业化。     

聚光直热太阳能海水淡化中水体消光性能研究

本文提出了一种定日镜塔式聚光直热太阳能海水淡化系统,对系统中海水进行了功能化,并在暗室中对水体的消光性能进行了实验研究,分析了功能化水体深度、功能粒子丰度、水体沸腾程度等对水体通光率和消光率的影响,对有、无功能粒子的水体通光率随沸腾程度变化曲线进行了函数拟合。结果表明,在海水中添加功能粒子可以实现对海水的功能化,功能化水体的消光性能随功能粒子丰度、水体沸腾程度的增大而得到强化,功能化水体通光率与沸腾程度呈指数函数变化趋势。     

新型海水淡化系统的设计

在便携的高效凹面聚光集热装置基础上, 通过综合利用所获得的太阳热辐射能实现海水淡化蒸馏、 温 差发电以及温箱供暖, 从而达到太阳能高效综合利用的目的. 同时, 为海难及岛礁等特殊情况、 特殊环境下的海水淡 化与供暖需求提供一种新途径     

多曲面复合聚焦槽式太阳能集热器的研究

对一种多曲面复合聚焦槽式太阳能聚光集热器进行了理论与实验研究,介绍了其工作原理,对其重要的设计参数进行了计算和优化,给出了大致的取值范围.该新型槽式聚光集热器能够利用多曲面组合实现对太阳光反射聚焦,并具有在反射面上不留阴影、改善高温太阳能接收器的工作性能.实验表明,装置在低温段运行效率在45%以上.在高温段(≥80℃)...     

聚光型光伏电池冷却热管蒸发端的数值模拟

针对碟式聚光型太阳能光伏电池效率受温度制约的问题,采用两相闭式热虹吸管(重力热管)散热的方式,工质采用水.热管的蒸发端与聚光太阳能电池接触,其温度场对电池性能和热管效率影响显著.通过FLuENT建立了蒸发端底部的数学模型,计算过程中考虑热流密度、蒸汽饱和温度以及充液量对蒸发端性能的影响.计算结果表明,在聚光倍数为140...     

两级透射-反射聚光分频电热联产系统设计和分析

在传统聚光条件下的太阳能光伏发电系统中,由于太阳光中存在所有波段的光子,而其中只有一部分能够被太阳电池用来发电,其余的部分进入太阳电池之后非但不会被用于发电,反而会变成热量使太阳电池升温,从而使电池光电转换效率下降．本文设计了一种聚光且具有分频功能的太阳能电热联产系统,利用线聚焦菲涅尔透镜和光谱选择性透过涂层改善太阳电池表面的入射光环境,在聚光的同时将不利于光伏发电的太阳光波段反射并加以收集利用．分析结果表明,与相同条件下传统的只进行聚光的光伏系统相比,两级透射一反射聚光分频电热联产系统具有更高的太阳能利用效率．     

基于非成像原理设计的太阳能聚光镜

针对传统聚光系统聚光倍数较低并且需要复杂跟踪装置及机电控制的弊端,对能否实现静态大角度接收太阳光的光学聚光元件进行了研究和设计.利用非成像原理及边缘光线原理进行编程建模,设计了折射式及折反射式的太阳能聚光镜,可满足大角度的入射及出射范围.通过光学软件ZEMAX以不同入射角度进行模拟.模拟结果表明,大角度静态接收的聚光元件是可以实现的.     

光纤太阳光照明系统中聚光装置的设计

将太阳光经传能光纤传输到室内进行照明是太阳能利用的新发展,而将太阳光耦合到传能光纤中是这项技术的一个难点。在分析塑料光纤的特点和各种聚光技术的基础上,提出一种把太阳光耦合进传能光纤中进行传输的聚光装置。根据非球面透镜垂轴球差小的特点把太阳光会聚到很小的光点,再利用长度约为1/4节距的自聚焦透镜改变光线的数值孔径使其满足光纤的数值孔径,通过一个计算公式来计算最佳的自聚焦透镜长度,实现非球面透镜和自聚焦透镜的最佳组合,把太阳光以较高的耦合效率耦合进塑料光纤。最后在理论上验证了此装置的可行性。     

水下太阳能聚光光伏-海水淡化复合系统研究

开发水下太阳辐射能进行光伏发电和海水淡化,为水下潜航装置提供电能,为远洋工作人员提供淡水,意义重大.为此,本文提出了一种水下太阳能柔性聚光光伏-海水淡化复合系统,它主要由水下柔性聚光器、光伏组件、膜蒸馏海水淡化单元、冷凝腔等组成.其中,水下柔性聚光器为膜壳式空腔,空腔在压差的作用下,变形为球面透镜.仿真分析了焦距、焦斑...     

基于LR305的平面荧光太阳能聚光波导研制

光伏发电是目前太阳能最佳的利用方式之一,但发电成本高。利用聚光结构提高光的转换和收集效率,是提高太阳能电池效率、减少电池用量、降低光伏发电系统成本的重要途径。以Lumogen F Red 305 (LR305) 染料作为荧光材料,将其掺杂到PMMA中,通过本体聚合法制作出尺寸为50 mm×50 mm×5 mm的PMMA平面荧光太阳能聚光波导,对其光学特性进行表征,同时将太阳能电池粘贴到聚光波导的输出端面,通过测试平面荧光太阳聚光波导对太阳能电池性能的影响研究了荧光太阳能聚光波导的聚光特性。     

金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜结构的设计与优化

理论设计对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备极为重要。然而,大多数软件通常局限于正入射情况下的太阳光吸收率的优化,而无法直接对太阳能光热转换效率这一重要指标进行优化。鉴于以上问题,使用传输矩阵方法与遗传优化算法,通过改变金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜中各层薄膜的厚度,直接对其光热转换效率进行优化设计。重点研究了薄膜层数、太阳光照度与工作环境温度对钨/氧化铝基(W/Al₂O₃)多层膜的影响。研究结果表明,在聚光比为1和100情况下,该膜系的最优膜层数分别为6与8。该研究结果对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备具有重要的指导意义。     

多平面镜线性组合太阳能聚光器的设计和聚光特性

提出了一种新型多平面镜线性组合太阳能聚光器的聚光光伏系统,应用几何分析法计算影响聚光器光学效率的几何参数因子。采用最小设计间距和余弦效率的概念,得出了不同子镜面尺寸和不同子镜面数量与焦距长短的相互影响规律,得到了最小设计间距值和最优的余弦效率。利用Trace Pro软件建立了聚光器的仿真模型,并对不同几何参数下焦平面上的能流分布特性进行了模拟研究。制作了一套450倍聚光的多平面镜线性组合太阳能聚光器,并进行初步测试,证实聚光焦平面上的能流分布均匀性可达到预期设计效果,为点聚光式太阳能聚光系统的设计和优化提供了参考。     

分光型太阳光光纤传输照明系统

针对太阳光光纤照明技术中的光污染、光纤老化、聚光区温度过高等问题,设计了一种分光型太阳光光纤传输系统。介绍了利用光的色散性进行光谱分光、变径光纤低温聚光、传输可见光及各项参数的确定方法。分析了影响系统光传导效率的各种因素及后续解决方法。实现了紫外光及红外光与可见光的分离,滤除了光污染,消除了塑料光纤在太阳光长期照射下容易老化的问题,有效地降低了聚光区温度,实现了低温聚光和波长范围在400~700nm的可见光绿色照明。     

用于太阳能推进的可折叠展开式伞状龙骨聚光器

为有效提高空间太阳能聚光器的聚光效率,提出了一种用于太阳能热推进器的具有伞状龙骨结构的可折叠展开式抛物面太阳能聚光器设计方案,该方案可以克服充气展开式抛物面聚光器和刚性固定抛物面聚光器具有的技术难题。设计了一个聚光功率100 kW,开口圆半径4.9 m的可折叠展开式伞状龙骨结构正焦抛物面聚光器,利用Fluent软件,对太阳能热推进器进行了模拟和性能预示,以氢气为工质气体,得到系统的推力和比冲可以分别到达10.23 N和701.4 s。结果表明:这种推进器具有比冲高、推力适中的特点,可以用于微小卫星、纳卫星的轨道转换及姿态控制。