【摘要】：聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)可有效克服太陽光能量密度較低的缺點，在很大程度上降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)輸出功率，使光伏發(fā)電技術(shù)具有更大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。其中，菲涅爾聚光器的聚光性能將直接影響太陽能發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，是系統(tǒng)的重要組成部分。 根據(jù)光線在介質(zhì)中傳播的基本規(guī)律及其相關(guān)基本原理，本文對傳統(tǒng)單焦點平板型菲涅爾聚光器的結(jié)構(gòu)進行了理論設(shè)計，經(jīng)過簡略的推導(dǎo)過程，，獲得菲涅爾聚光器的一般設(shè)計公式。由此，針對傳統(tǒng)單焦點平板型菲涅爾透鏡焦平面輻照度能量分布較為集中、焦斑面積較小等問題，提出優(yōu)化其光學(xué)性能的兩種設(shè)計方法，即模塊化多焦點式菲涅爾透鏡和環(huán)面聚焦式菲涅爾透鏡。 基于AutoCAD三維建模軟件和Tracepro光學(xué)仿真軟件，對上述方案的菲涅爾透鏡進行分析；并通過光線追跡法對菲涅爾透鏡焦平面輻照度分布情況進行仿真研究，實現(xiàn)對菲涅爾聚光器聚光過程的模擬及其性能仿真。 (1)模塊化多焦點菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)，可使焦斑能量在接收器表面重新分布，達到焦斑總體的能量均勻，進而獲得較為均勻的輻照度分布。 (2)環(huán)面聚焦菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)，即：將菲涅爾透鏡分為為多個區(qū)域，每個區(qū)域在焦平面形成一個對應(yīng)的環(huán)面焦斑，用環(huán)狀焦斑代替單點焦斑。該結(jié)構(gòu)易于工藝實現(xiàn)。文中以菲涅爾透鏡尺寸250mm×250mm、環(huán)距為1mm、接收面面積10mm×10mm、幾何聚光比625的模型為例，可得到：能量峰值為2.9292×107W/m2，能量均值為3.666×106W/m2，能量峰值與平均能量兩者之比為7.9（即聚光分布均勻度為7.9）的理想效果。 (3)對兩個環(huán)狀焦面、三個環(huán)狀焦面、四個環(huán)狀焦面以及五個環(huán)狀焦面的設(shè)計與分析表明，環(huán)狀焦面越多、越密集，接收面上的能量分布將越均勻。 (4)環(huán)面聚焦菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)單焦點菲涅爾透鏡類似，均為同心圓結(jié)構(gòu)，加工工藝簡單，易于實現(xiàn)大批量生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用。
【圖文】：

光生伏特效應(yīng)，太陽光照射到太陽能電池片時便換系統(tǒng)送入電網(wǎng)共負載使用，或?qū)㈦娔軆Υ嬖谛钍�，運行可靠性能高，面臨的主要問題是成本高1]。高成本是制約太陽能光伏發(fā)電規(guī)模化發(fā)展的主應(yīng)用的主要障礙。太陽電池片制作工藝復(fù)雜，原要因素。是最直接、有效地將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種能能夠規(guī)模化應(yīng)用的新能源，最主要的是其綠色環(huán)中，太陽電池片是系統(tǒng)必不可少的核心部件。但雜、原材料稀缺，造成太陽電池片其成本較高，制約了其大規(guī)模應(yīng)用。目前，太陽能光伏發(fā)電技臨的主要問題還是成本高昂，如圖 1.1 示出目前[1]。

在大氣層外由于沒有云層的吸以達到約為 1367W/ m2；太陽輻射經(jīng)過大氣層反射，氧氣、氮氣、水對輻射的吸收以及塵埃能流密度降低為 835W/m2，僅大氣層外太陽輻地面太陽能輻射密度相對較低，每單位面積上較多的能量得到較高的輸出功率，所占用的 的光伏發(fā)電裝置，受光照面積需 100000m2，得多）。受光面積的擴大無疑會使占用土地面這些都都將提高整個系統(tǒng)的成本。
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615

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本文編號：2532950