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反射聚焦式太阳能集热装置原理探索

2013-01-17曾令伦

物理通报 2013年9期

曾令伦

(乐山市市中区 四川 乐山 614000)

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的绿色能源.加强对太阳能的研发利用,是人类缓解能源危机、实现可持续发展的长远战略.但太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源[1],必须想办法把它集中起来,才能有效使用.所以,太阳能集热器是各种太阳能利用系统的上游部件,其效能高低,直接关系到整个系统的功效.研制高效集热、紧凑结实、经济实用的集热装置,是当前太阳能热利用技术的发展方向.本文从原理上设计了一种反射聚焦式太阳能集热装置,能最大限度地吸收一定空间范围内的太阳光线,具有占地面积小、吸热功率高、聚能密度大、可升温度高、可机动设置等特点.

1 现有研究成果

目前,太阳能集热器已发展出多种类型,属于中高温集热领域的有槽式、塔式和碟式集热器[2,3],它们代表了当今世界太阳能集热技术发展的主流方向.这三种集热器,不仅需要精准复杂的对日跟踪系统,而且需要庞大的定日镜、反射镜等,占地面积过大.如2012年10月,由中国华能集团自主研发的太阳能光热发电项目在海南三亚投产,利用太阳能产生400~450℃的过热蒸气,其集热系统占地10 000 m2[4];2012年8月,由中科院电工所牵头研发的延庆塔式太阳能热发电站调试成功,可产生400℃高温蒸气,推动1.5兆瓦汽轮发电机运行,但系统包括一个119 m高的集热塔、在塔的南侧地面上呈扇型分布着100面巨大的玻璃镜(定日镜),每面镜子100 m2 [5].如此庞……

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