聚光太陽能系統(tǒng),簡稱CSP（Concentrated Solar Power）,利用光學反射/透射鏡將大面積太陽輻射能量匯聚在較小的范圍,達到在小面積接收高密度能量的目的。從能量轉(zhuǎn)換過程上看,CSP系統(tǒng)由太陽能聚集、傳輸、轉(zhuǎn)換三個環(huán)節(jié)組成,三者共同決定了系統(tǒng)實現(xiàn)的效能和轉(zhuǎn)化效率。太陽能聚集器作為實現(xiàn)太陽能高溫利用和聚光光伏發(fā)電（Concentrated Photovoltaic,CPV）的核心組成部分,其型面結(jié)構(gòu)及動態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)性能對太陽能的聚集能流密度分布、光-熱或光電轉(zhuǎn)換效率以及整個能量轉(zhuǎn)換利用系統(tǒng)的性能、技術(shù)可實現(xiàn)性以及成本都有重要影響。隨著空間太陽能利用技術(shù)的發(fā)展,對空間相對動態(tài)條件下的太陽能聚集系統(tǒng)設(shè)計和動態(tài)調(diào)控技術(shù)提出了迫切需求。本文基于非成像光學理論、計算機圖形學及自由曲面光學的相關(guān)理念設(shè)計方法,構(gòu)建了適用于聚光太陽能利用的幾何反問題求解體系。從二維自由曲面反問題出發(fā),提出多種離散面形點的幾何構(gòu)造方法,獲得針對太陽能利用系統(tǒng)的三維空間面型設(shè)計方法,該模型采用偏斜光線矢量傳輸原理、發(fā)射源-目標能量映射、加速蒙特卡洛射線蹤跡、累積反饋迭代優(yōu)化等先進技術(shù),實現(xiàn)了任意目標接收面能流... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

基于剪裁法設(shè)計的光學透鏡及其照明分布

圖 1-4 發(fā)射-目標面能量網(wǎng)格映射關(guān)系及其生成曲面[49, 50]g. 1-4 Source-target mapping relationship of energy grids and the generated surf網(wǎng)絡(luò)映射直接求解的實現(xiàn)方式較為困難，因此一些學者提出了華大學 L. Wang 在 2007 年指出目標-接收面之間的能量映射是一的關(guān)系[51]，基于斯涅爾定律對能量映射矢量進行不斷修正，設(shè)連續(xù)的自由曲面；華中科技大學 K. Wang 采用變量可分離的映用擴展光源的 LED 照明系統(tǒng)進行設(shè)計，期間根據(jù)目標接收照度

等方面都具有廣泛應(yīng)用前景。如圖1-5和1-6對比了傳統(tǒng)路燈和采用自由曲面LED路燈的照明光斑情況[31]。可以明顯發(fā)現(xiàn)，普通的路燈照明光斑呈現(xiàn)圓形和中間亮、外邊緣暗的高斯分布，在道路外側(cè)的部分光能沒有得到利用，造成了不必要的浪費；相反，采用自由曲面技術(shù)的路燈光斑呈現(xiàn)矩形分布，完全同道路形狀相吻合，能夠明顯減少路燈使用數(shù)量，且具有照度分布均勻、效率高的特點[76]。圖 1-5 傳統(tǒng)路燈照明光斑[31]Fig. 1-5 Illumination light spot by traditional street lamp

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3458103