低倍聚光光伏系统的设计及实验研究

摘要

为了解决化石能源紧缺和环境恶化的严峻问题，发展新能源，已成为摆在我们面前紧迫的任务。由于太阳能取之不尽、用之不竭以及对环境友好，国内外大量的科研人员已投入到这个领域的研究中来。太阳能光伏发电作为太阳能利用的重要组成部分，近年来取得了快速发展。基于太阳能资源稀薄性的特点，通过采用聚光方式，增大投射到太阳能电池上的辐射强度，以此产生更多的电能。
　　本文设计了一种平面镜组成的拟抛物面聚光型发电系统，并对系统进行了实验研究。主要工作内容如下：
　　1、本文提出了一种安装简单、成本低的由平面玻璃组成的聚光器，并给出了其设计原理和计算方法，计算得出其镜面利用率为94.4％。通过软件模拟了聚光器的聚光性能，其光学效率为55.5％。
　　2、系统通过采用光电跟踪方式使聚光器始终指向太阳，每四个聚光器对应一个跟踪器。通过粗跟踪光电传感模块和精跟踪光电传感模块捕捉太阳位置，跟踪太阳方位角和高度角，实现对太阳位置的二维跟踪。在本文中也分析了跟踪器的跟踪误差。考虑到电池的转换效率随温度的升高而降低，本系统采用水冷却的方法带走电池产生的热量，即在太阳能电池的背部设置冷却铝管，以及在铝型材出水口处设置温度传感器，控制冷却水的启停。
　　3、建立了该聚光光伏系统的实验装置，通过实验研究系统的电性能和热性能，包括输出电压、输出电流、输出功率，电池温度。通过实验可得出，理论输出功率为1kW的聚光光伏系统的热电总效率约为59％。