【摘要】：太陽能儲量無限、清潔無污染、安全可靠，是未來最理想的能源。聚光光伏發(fā)電技術(shù)具有較高的轉(zhuǎn)換效率和較大的成本下降空間，成為太陽能應用中的新亮點。聚光器是聚光光伏系統(tǒng)的核心組件之一，菲涅爾透鏡以其透過率高、體積小、重量輕、易加工、成本低的顯著優(yōu)勢被廣泛應用于聚光光伏系統(tǒng)。然而，傳統(tǒng)的菲涅爾透鏡聚光分布均勻性很差，導致電池轉(zhuǎn)換效率降低，使用壽命縮短，限制了聚光光伏系統(tǒng)的進一步發(fā)展。為此，，本文將對菲涅爾透鏡的設計方案進行研究，通過改變透鏡結(jié)構(gòu)設計，改善聚光分布均勻性。 本文根據(jù)幾何光學原理，結(jié)合傳統(tǒng)菲涅爾透鏡的設計方法，推導出了平面型菲涅爾透鏡環(huán)帶參數(shù)計算公式，分析了菲涅爾透鏡聚光效率影響因素，從理論上計算獲得了不同焦距設計時菲涅爾透鏡的透過率變化規(guī)律。 根據(jù)計算得到的環(huán)帶參數(shù)，利用SolidWorks三維建模軟件及Tracepro光學仿真軟件對傳統(tǒng)菲涅爾透鏡焦平面輻照度分布進行了仿真研究，針對其聚光分布不均的問題，基于光學疊加原理，提出了三種改進的菲涅爾透鏡設計方案，選取不同參數(shù)建立了透鏡模型，利用光線追跡法研究了不同透鏡的聚光分布情況，對比分析了不同設計方案的性能，從中選取性能良好的設計方案進行深入研究。 對所選取的方案作進一步的改進，得到了更具實用性的設計方案，并將其作為最終的均勻聚光菲涅爾透鏡設計方法。基于該設計方法選取不同設計參數(shù)，研究了不同幾何聚光比、不同焦距設計時均勻聚光菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)以及其聚光性能的變化規(guī)律。
【圖文】：

透鏡均勻聚光系統(tǒng)國內(nèi)外研究進展馬德里理工大學的 Pablo Benitez 和 LP A. Cvetkovic 等人[32, 33]設計了一種菲統(tǒng)，如圖 1-1 所示。

(c) (d) (e)光系統(tǒng)光學性能研究結(jié)果[32, 33]。(a) 0.36-0.69μm 仿真結(jié)果，(b) 0.6驗測試獲得的光斑，(d)實驗測得的三維輻照度分布，(e) 跟蹤誤差，長春理工大學茹占強和中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生5]對全反射式二次聚光理論進行分析，在此基礎上設計加工光器，并對其聚光性能進行了仿真研究，結(jié)果如圖 1-3 所(a) (b)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK513.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 茹占強;安志勇;宋賀倫;李望;盧鑫;于秋水;張耀輝;;應用于聚光光伏模組的全反射式二次聚光器的設計與性能分析[J];紅外與激光工程;2011年02期

2 江澤民;;Reflections on Energy Issues in China[J];Journal of Shanghai Jiaotong University(Science);2008年03期

3 郭孝武;菲涅爾透鏡統(tǒng)一設計方法[J];太陽能學報;1991年04期

4 李鵬;吳賀利;楊培環(huán);蔡蘭蘭;王利權(quán);翟鵬程;;菲涅爾聚光透鏡的一般設計方法及效率分析[J];武漢理工大學學報;2010年06期

本文編號：2614035