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基于LFR聚光器的太阳能聚光分频光伏/光热综合利用研究取得进展
( 2015-01-08 )

太阳能是重要的可再生能源,其高效利用已成为重要的研究课题。采用聚光方式可提高太阳能的辐射能流密度,对于光电利用可减少光伏电池用量。然而某些类型的聚光系统如碟式系统、槽式系统的焦斑能流分布不均,影响光伏电池转换效率。另外不能被光伏电池利用的辐射能会被转换为热能而使光伏电池温度升高也会影响其效率,因此需要对电池进行冷却,如果该部分热能被利用起来,就是传统的光伏光热综合利用方式,但冷却介质温度受制于光伏电池工作温度,限制了光热部分的有效能。因此研制具有均匀焦斑的低成本、高性能的新型聚光器,以及如何实现光伏光热过程分离运行,对提高太阳能聚光光伏光热综合利用效率具有重要意义。

  2011级博士生刘阳等同学在胡芃副教授的指导下,对传统的线性菲涅尔反射式聚光器(Linear Fresnel ReflectorLFR)进行了改进和优化,将聚光器倾斜布置提高聚光器的面积利用率,有效避免相邻玻璃阵列之间的阴影和遮挡问题,采用高反射率的条形平板玻璃镜,并配置高精度二维对日跟踪装置,各反射镜反射的太阳辐射能均匀叠加到光伏电池表面,因此焦平面能流密度分布均匀,同时还具有风阻较小,易于安装维护的优点。同时,系统基于聚光分频技术,利用光谱分频器将不能被光伏利用的太阳谱段反射到热接收器上,而能够被光伏电池利用的太阳谱段可透过分频器投射到光伏电池表面用于光伏发电,从而实现光伏光热过程非热耦合运行。研究结果表明,相同工作条件下聚光分频利用系统比单纯聚光系统具有更高的效率,且CPV/T分频利用系统的整体效率受温度影响明显低于相同条件下的CPV系统,显示出良好的应用前景。相关研究成果近期以Thermodynamic and optical analysis for a CPV/T hybrid system with beam splitter and fully tracked linear Fresnel reflector concentrator utilizing sloped panels为题发表在该领域国际权威期刊Solar Energy上(2014103191-199http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X14000826 )。上述研究工作受到国家重点基础研究发展计划(973)的支持。

 

 

    1 基于改进型LFR聚光器和分频技术的CPV/T综合利用系统示意图

 


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