折/反式二次聚光免跟蹤光伏系統設計

高明　盛旺

摘要：為了降低光伏聚光系統對高精度追日系統的依賴，使聚光光伏發電系統的結構更簡單，設計了免跟蹤的光伏聚光系統。系統基于折射、反射原理，采用菲涅耳透鏡作為一級聚光器，拋物面反射鏡作為折/反射式聚光系統的二次聚光器。文章針對探測器感光面積為156mm×156mm的多晶硅電池，設計了一個口徑為320mm×320mm、焦距為310mm、4倍聚光的免跟蹤光伏聚光系統。

關鍵詞：太陽能；聚光系統；免跟蹤；光伏系統；折射原理；反射原理 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN21 文章編號：1009-2374（2016）19-0020-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.010

常規能源在全球范圍的大量消耗，導致全球氣候持續變暖的問題日益嚴重，環境不斷惡化，人們開始關注并且越來越重視清潔新能源之一的太陽能。但是太陽能到達地面的能流密度較低，其峰值為1kW/m2。

本文提出了4倍聚光的免跟蹤光伏系統。通過增加光伏聚光系統太陽入射角，使光伏聚光系統在太陽赤緯角的變換方向上依然優于90%的聚光效率，降低對跟蹤精度的需求。

1 光伏聚光系統設計

菲涅耳透鏡為一級聚光器，拋物面鏡作為二級聚光器。非垂直入射光入射至聚光系統的一級聚光器，然后經過一級聚光器折射至二級聚光器，最后經二次聚光器反射至太陽能光伏電池表面，從而實現太陽接收角的

擴大。

1.1 菲涅耳透鏡

菲涅耳透鏡可以作為一種使透射的入射光折射聚焦的聚光體，如圖1所示：

對于一般菲涅耳透鏡的設計，焦距和聚光孔徑作為設計時的已知條件，所以對菲涅耳透鏡的設計可通過已知參量計算每一個小楞齒的傾角，直至設計至透鏡中心即可得到菲涅耳透鏡。……