考慮太陽張角的聚光器設(shè)計

馬 振，白潤澤，鄂 霖，朱永強，段春明

（1.華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室，北京 102206；2.國網(wǎng)山東省電力公司超高壓公司，山東 濟南 250118；3.國網(wǎng)冀北電力有限公司 工程管理分公司，北京 100070）

0 引言

隨著化石能源日漸枯竭，新能源的開發(fā)利用迫在眉睫[1]。太陽能發(fā)電作為一種新能源利用技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。但其存在能量密度低、光伏電池制造過程中污染環(huán)境的問題[2]。光伏發(fā)電快速發(fā)展，硅材料使用量隨之增多，對環(huán)境、地質(zhì)、能源的消耗不可忽略。太陽能光電/光熱一體化技術(shù)可以提高太陽能利用效率，但不能減少發(fā)電所需硅的使用量[3]，[4]。聚光光伏發(fā)電技術(shù)利用光學(xué)聚光器提高光伏電池表面的能量密度，可以大幅度減少光伏電池的面積，是提高系統(tǒng)效率、降低光伏發(fā)電成本的有效途徑[5]。

聚光器按照聚光形式分為反射式（如槽式、碟式）和折射式（如菲涅爾透鏡），按照能量密度分為低、中、高倍聚光器等[6]。文獻[7]設(shè)計了一種基于拋物線方程和梯度折射率計算方法的太陽能聚光器，提高了光學(xué)效率。文獻[8]提出了一種復(fù)合拋物面槽式光伏聚光器，并分析了不同入射偏角的影響。但槽式聚光器系統(tǒng)的重心和聚光器旋轉(zhuǎn)軸不重合，對追光跟蹤系統(tǒng)要求高。文獻[9]采用分區(qū)法設(shè)計了一種大尺寸短焦距菲涅爾透鏡，可縮短系統(tǒng)縱向尺寸并降低系統(tǒng)成本，但大型菲涅爾透鏡生產(chǎn)更復(fù)雜。另外，現(xiàn)實中太陽光線并非嚴格垂直照射地球，而是存在一個太陽張角，上述聚光器設(shè)計時沒有考慮到這一情況[10]。……