聚光光伏系统平板型cpc聚光器光学性能研究与分析

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1、分类号密级UDC编号硕士专业学位研究生学位论文论文题目：聚光光伏系统平板型CPC聚光器光学性能研究与分析学院能源与环境科学学院专业名称农业工程研究生姓名陈创业学号12085227003导师姓名涂洁磊、唐润生职称教授2015年5月26日ΙΙ摘要摘要能源一直伴随着人类的发展与进步，但随着常规能源的消耗以及化石燃料燃烧到来的一系列环境问题，人类开始寻找清洁的可再生能源。太阳能储量非常大，全球各地都能利用太阳能，太阳能使用的就是无处不在的阳光，这句话充分阐述了太阳能的优点。作为应用最广泛的可再生能源。太阳能主要有太阳能热利用和太阳能发电这两种利用形式。太

2、阳能发电即光伏发电主要是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池的光伏效应直接把太阳光能转换为电能。虽然近几十年来光伏发电应用越来越广泛，但用于大规模商品用太阳电池生产成本昂贵，其高额的生产成本成为制约世界光伏发电应用的主要障碍。聚光技术是通过廉价的聚光系统，将太阳光汇聚到很小面积的高效太阳能电池上，从而减少太阳电池使用量进一步降低发电系统成本。聚光光伏系统主要由高效太阳能电池、聚光器、散热装置、跟踪系统组成。造价昂贵，廉价的聚光器成为聚光光伏系统中一个重要的组成部分。复合抛物面CPC聚光器不仅能接收直接辐射，而且还可接收部分散射辐射，聚光比在3以下

3、时就可以作为固定的聚光器，省却了复杂的跟踪系统，降低聚光光伏发电成本。本文首先分析了复合抛物面聚光器平板型对称CPC以及非对称CPC的设计原理，分别建立了全新的平板型对称CPC一次反射模型、二次反射模型和非对称CPC一次反射模型：利用光学追踪模拟软件Tracepro进行验证，验证结果表明：相比一次反射模型，二次反射模型在0-10°之间拥有更高的精度。经过编程计算，当接收半角=20°时，一次、二次反射模型的平均效率因子分别为a=0.94082，=0.93717，利用Tracepro模拟求得的=0.93557，可以看出二次反射模型更加接近模拟

4、结果。对于非对称CPC利用Tracepro光学模拟软件对一次反射模型进行了验证，结果证明一次反射模型具有更高的精度。以年辐射量为依据，分析了平板型对称CPC和非对称CPC，结果证明：在固定倾角模式下，对于昆明，当几何聚光比C3，和对称型CPC聚光g效果相当，当几何聚光比C2，非对称CPC的聚光优势才慢慢显现出来。同g时所有结果表明，平剪后平板型非对称CPC都要优于对称CPC。关键词：光伏发电；聚光光伏系统；CPC聚光器；平均效率因子；年采光量ΙAbstractAbstractEnergyhasbeenassociatedwiththed

5、evelopmentandprogressofthehumanbeing,butasseriesofenvironmentalproblemsofconventionalenergyconsumptionaswellastheburningoffossilfuelscomeout,humanbeingshavebeguntolookforthecleanandrenewableenergy.Nowadays,humanbeingscandevelopanduserenewableenergymainlyintheformofhydropower,

6、windenergy,biomassenergy,geothermalenergyandsolarenergy,sincethesolarenergyforitslargestorage,subjectedtogeographicalconstraints,ithasbecomethemostextensiverenewableenergyused.Therearetwomainformsofutilizationofsolarenergy:powergenerationandsolarthermalenergyutilization.Solar

7、poweristhephotovoltaicpowergenerationmainlybasedontheprincipleofphotovoltaiceffect,byusingofwhichsolarcellscandirectlyconvertthesolarenergyintoelectricalenergy.Photovoltaicpowergenerationbygeographicalrestrictionfactorsissmall,canbeusedintheworld,countriesaroundtheworldhavein

8、troducedavarietyofrelevantmandatorypoliciestoencouragephotovoltaicin