文档介绍：中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议论文编号:071101 聚光分频光伏发电系统的光学分析★江守利陈则韶莫松平陈建新中国科学技术火学热科学与能源工程系,合肥230027 Tel: 0551·360656,Email:******@ustc. 摘要:建立了抛物槽式聚光分频光伏发电系统的光学计算模型,编制了相应的模拟软件,计算了一种抛物槽式反射一分频器抛物曲线面反射系统在光电池板面上的光强分布,提出了分频器反射面曲线方程,新系统使光电池板面上的光强分布均匀,还计算了新系统在有安装误差和跟踪误差时的集光效率。本文结果对聚光分频光伏发电系统的光学设计和光学特性分析,有一定指导意义a 关键词:光伏发电,抛物聚光,分频器,光学分析,’误差控制引言降低太阳能光伏发电系统的造价和发电成本是当前新能源领域热点研究课题。光伏发电系统主要成本来自昂贵的光电池板。采用聚光系统用廉价聚光器减少昂贵的光电池板的用量,可以降低系统造价成本【1一¨。吴玉庭等【5】人认为普通光伏电池最多在20个太阳才能得到较好的收益。但是,受散热问题制约,聚光难以提高。目前靠被动空气对流散热的硅光电池聚光比最大只达到4【6】。采用分频方法,即把对光电池不起作用的太阳辐射光谱段分离出去,只留起作用的光谱辐射照射光电池板,因从源头上减少进入电池板内无效辐射转化的热量,可以进一步提高系统的聚光比【2’7】。由于聚光系统的光电池板的辐射流密度大,保证受照均匀,避免局部辐射密度过大造成光电池板的损坏的工作尤其重要。本文将对作者提出一种太阳能聚光分频利用电热联产装置的光学特性进行分析,以期为系统的正确光学设计和制定控制精度提供理论技术指导。 2反射聚光分频光伏系统系统由抛物线型反射聚光糟、分频器、单晶硅电池、散热器和热接收器组成,见图1。其光路是,全反射聚光器 1把太阳光反射集中到分频器2(也就是次镜)上;分频器是抛物线凸面反射 um以下的太阳辐射线到布置在抛物槽底开口处的单品硅电池板上,波长> um的轴射线穿过分频器聚集在圆管状热接收器3上。上述抛物槽聚光+国家自然科学基金资助项目(批准号:50576092) 署羔≤,3≯\ 2‘\ j\j.. ./‘图1分频利用太阳能装置示意图 F嘻1 Diag删m ofthe cy splitting solarSystem. 313 分频反射的光伏发电系统安装在太阳跟踪架上,见图2,通过二维的控制,使抛物槽的轴面时时与太阳光线平行,并使光电池板与太阳光线垂直。该系统的一次反射面的抛物线与分频器的抛物线有共同焦点,当太阳光线平行于抛物线的y轴时,分频镜二次反射后的光线可以垂直入射到光伏电池表面,这样使得电池表面光的反射最小,非常利于电池对光的吸收。但是这种结构,分频器将会遮拦部分正面入射的太阳光线,使得光电池板的中心部分窄条没有入射光线,浪费了光电池板部分面积。为了充分发挥电池的作用,需要对分频器的反射面形状进行更认真设计。 3聚光分频系统的光学计算 f她ility ofthesplitting soI盯system. 该光学有以下一些重要参数:光电池板面积(口。×口。),一次反射抛物槽的开口宽度口,和焦距Z,分频器凸面有效宽度口:和基本形抛物线的焦距以,几何聚光比C,遮拦比矽,