杨铭立　杨怀玉　王一行　洪泽　严晗

摘要：我国从战国时期就已经开始使用太阳能，太阳能在我国有着悠久的使用历史，如今随着经济的不断发展，能源短缺问题逐渐严重，如何进一步利用太阳能、提升太阳能的利用率成为我们如今需要思考的重要问题。本篇文章主要介绍提高太阳能利用效率的两个方法，菲涅尔透镜提高太阳能利用率以及复合储能提高太阳能利用率。

关键词：太阳能;利用效率;提升方法

能源的获取和利用是社会发展的重要支撑，而环境保护同样是社会发展需要面对的问题，我国提出在2030年前二氧化碳排放力争达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。太阳能是无污染的清洁能源，并且几乎是无穷尽的，近些年太阳能光伏发电在我国得到广发应用，国家也推出了优惠政策。目前太阳能利用面临的一个问题是利用效率不高，因此研究提高太阳能转化效率就成为必要。

1.菲涅尔透镜提高太阳能利用率

1.1菲涅尔透镜介绍

1.1.1介绍

菲涅尔透镜与平凸透镜类似，但是菲涅尔透镜在平凸透镜的基础上进一步发展，菲尼尔透镜是一块轻薄光学塑料片，但是在这一光学塑料片的一面，刻有同心棱形槽。菲尼尔透镜的制造工艺较为复杂，需要运用多道工序，菲涅尔透镜能够进一步提高成像质量，也能够进一步提高分辨力。

菲涅尔透镜的光学性能较为优良，反射率与透射率较高，且菲涅尔透镜的硬度以及强度较高，能够在较强的负荷下正常的工作，且在一些不正常气候或者是恶劣条件之下，也能够正常的进行工作。

1.1.2特点

首先，菲涅尔透镜的体积较小，较为轻便，且与传统的光学玻璃透镜相比，菲涅尔透镜的价格更为便宜，制造较大口径的菲涅尔透镜，仅需要较少的原材料，能够进一步节约原材料，节约制造成本。与其他的光学透镜相比，菲涅尔透镜在加工过程当中不易碎裂。其次，菲尼尔透镜的透光率更高，可以达到85%以上，且在实际应用过程当中，如若对菲涅尔透镜的齿的角度进行调整，可以使得太阳光强度的分布更加合理。最后，菲涅尔透镜的散热效果更好，这能够进一步提高太阳能的利用效率。

1.2利用菲涅尔透镜提高太阳能利用效率

可以在入射光的入射口与光接收器之间放置一块菲涅尔透镜，可以发现菲涅尔透镜在这一装置当中作为折射式聚光器。可以使得太阳能的利用率得到进一步提高，且菲涅尔透镜的应用能够减少反射损失，让更多的太阳光得以利用，进一步提高太阳能的利用率。

2.利用复合储能技术来进一步提高太阳能的利用率

2.1储能技术的介绍

储能技术，就是能量储存技术，也就是说运用多种多样的装置或者是物理介质，来将我们暂时不需要的能量储存起来，以备之后使用的一项技术。在本篇文章当中，通过复合储能技术来提高太阳能的利用率，是指在太阳能转换成电能以及热能之后，再次将太阳能进行储存，以备之后的使用。储能技术的应用能够进一步减少新能源输出的波动性，与此同时，储能技术的应用能够解决新能源存在的间接性以及不可控性，能够使得新能源的使用变得更加持续且可控，进而提高能源的利用率。在太阳能利用过程当中，可以利用储能技术来进一步提高太陽能的转化率，让太阳能能够得到更加充分的利用。

2.2复合储能技术在太阳能利用中的应用

在太阳能使用过程当中，会运用到光伏发电系统以及太阳能集热器系统，但是这些系统的使用具有随机性，恶劣天气以及其他外部环境，都会影响到光伏发电系统以及太阳能及热器系统的使用，这就导致电力的输出以及热量的输出无法实现最大化，造成了太阳能的浪费。

而复合储能技术的应用，能够更好的对太阳能的使用进行管理以及调节，能够对太阳能进行有效的调控，进而实现太阳能利用效率的提升。储能系统主要包括储电系统，储热系统以及其他的多个子系统，可以根据用户的需要，来将这些系统安装在太阳能分布式微网的不同位置，来对太阳能量的输出进行调节。比如说当用户目前所使用的电量较为充足时，那么太阳能光伏系统就可以利用复合储能技术来将太阳能转化成的电能进行储存，以备之后的使用。而在用户需要大量的电能时，太阳能光伏系统就可以将之前储存的由太阳能转化成的电能投入使用，弥补当前电量的不足。用户对于热能的需要也是同理，在白天阳光较好时，且用户对于热量的需求不大时，那么太阳能集热器系统就可以将太阳光转化为的热量储存在储热系统当中，而在夜间，无法利用太阳能来转化热能以供用户使用时，就可以将白天太阳能集热器储存在储热系统中的能量提取出来以供使用。储能系统的应用能够对太阳能的使用进行调节，减少了用户在不使用太阳能时，太阳能能量的损失，在用户不使用太阳能时，便可以将这些太阳能转化为电能或者是热能储存起来，而在用户之后需要太阳能时，就可以将这些太阳能转化成的电能以及热能释放出来以供用户使用，这使得太阳能的利用率得到进一步提高，减少了资源的浪费。

3小结

文章主要介绍了两种提高太阳能利用率的方法，分别是菲涅尔透镜的使用以及储能技术的应用。菲涅尔透镜的使用，能够在一定程度上减少了太阳光的损失，进而提高太阳能的利用率。而储能技术的应用，能够对太阳能的使用进行进一步的调控，除了能够满足用户日常的使用之外，在太阳能富余时也可以将这些能量进行储存，以便于之后可以对这些太阳能进行调配以及利用，这能够在一定程度上减少太阳能的损失，进一步优化太阳能的使用，提高太阳能的利用率。

参考文献：

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基金项目：2021年度湖北工业大学大学创新训练项目《基于太阳能的室内照明技术研究》（X202110500101）。

作者简介：杨铭立，2009.4，男，汉，湖北孝感，本科生，研究方向机械设计。

通讯作者：杨怀玉，1978.1，男，汉，河南开封，研究生，讲师，研究方向为机电一体化。