空间对称型二次反射太阳能聚集系统能量传输特性.pdf

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1、Vo1．34No第34卷第9期宇航学报．92013年9月JournalofAstronauticsSeptember2013空间对称型二次反射太阳能聚集系统能量传输特性孟宪龙，陈学，夏新林，戴贵龙(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001)摘要：聚光光伏系统的聚光比和聚集太阳能流密度分布的均匀性是评价其性能的重要指标，基于几何光学原理，建立了对称型二次反射聚集系统的数学物理模型，理论分析了偏轴聚集器倾角、二次斜面倾角等聚光系统的结构参数对能流密度均匀性和聚光比的影响，提出了优势参数组合；并采用射线踪迹蒙特卡

2、罗法(MCRTM)对太阳光的聚集传输过程进行模拟，分析了接收面的能流密度分布特性。结果表明，对称型二次反射聚集系统在偏轴抛物面倾角、二次斜面倾角以及接收面高度参数的适当组合之下，聚光比适中，能流分布均匀，适宜用于空间聚光光伏发电。关键词：空间太阳能；对称型二次反射聚集器；蒙特卡罗法；均匀性；聚光比中图分类号：TK121文献标识码：A文章编号：1000·1328(2013)09—1288-07DOI：10．3873／j．issn．1000—1328．2013．09．016EnergyTransferCharacteris

3、ticsofSymmetricalSpaceTwo—StageReflectedSolarConcentratorMENGXian—long，CHENXue，XIAXin-lin，DAIGui—long(SchoolofEnergyScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Concentrationratioandirradianceuniformityarethemosttwosignificantatt

4、ributesforevaluatingaConcentratorPhotovohaic(CPV)system．Inthispaper，themathematicalmodelofsymmetricalTwo-stagereflectedconcentratorisestablished．Theeffectoftiltanglesofprimaryof-axisconcentratorandsecondaryflatmirrorontheconcentrationratioandi~adianceuniformityi

5、sanalyzedbasedongeometricaloptics．Sothatthepredominantparametercombinationsareobtained．ThetransmissionofconcentratedsolarpowerissimulatedbyMonte—Carloraytracingmethod(MCRT)．Andthefluxdistributionofreceivingregionisalsoanalysed．TheresultsshowthatthesymmetricalTwo

6、—stagereflectedconcentratorhasthecharacteristicofirradianceuniformityandproperconcentrationratiowhenthetiltanglesofprimaryof-axisconcentratorandsecondaryflatmirrorandtheheightofreceivingregionfitwel1．ThisissuitablefortheCPVsysteminspace．Keywords：Spacesolarpower；

7、SymmetricalTwo—stagereflectedconcentrator；MonteCarlomethod；Uniformity；Concentrationrati0给都具有重要意义。0引言与热动力发电相比，聚光光伏发电具有可实现空间太阳能辐照稳定(不受季节、气候、天气的性好、结构质量轻(薄膜电池)、规模化开发等优影响)、资源丰富。开发利用空间太阳能资源对缓点。地面聚光光伏发电已有广泛报道引，聚光解地面能源短缺I2以及空间飞行器的能源供型电池有采用碟式、槽式、CPC等结构的聚集器，聚收稿13期：2012—10

8、．26；修回13期：2013~8-13基金项目：民用航天预先研究项目；国家自然科学基金重点项目(50930007)第9期盂宪龙等：空间对称型二次反射太阳能聚集系统能量传输特性1289光比在几十至几千之间，为降低电池板工作温度，采。轴坐标，r是其半径。用水冷或气冷等散热方式对电池板进行冷却。偏轴聚集器的结构形状主要由原始聚集器焦距但