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基于氙灯阵列-光纤束的高密度能流的3D空间投射

2021-10-16杨根本王俊涛吴钊萱宋记锋

杨根本,王俊涛,吴钊萱,宋记锋

(1.华北电力大学 新能源学院,北京 102206;2.华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室,北京 102206;3.华北电力大学 能源电力创新研究院,北京 102206)

0 引 言

随着生产水平的逐步提高,人类对能源的需求也在日益增加。传统能源的不可再生性和地域分布的不均匀性一方面加剧了世界各国间的能源争夺[1],另一方面也使人们着眼于寻找传统能源的替代品。新时代绿色可持续发展深入人心,低碳经济在提高资源使用率,体现社会经济可持续发展理念等方面都有着重要的意义[2]。

长期以来,我国能源消费结构中煤炭一家独大,碳排放量居高不下,使我国面临着愈加严重的环境和国际舆论压力[3]。和煤炭、石油等传统化石能源相比,风能、太阳能等新能源不仅有“取之不尽,用之不竭”的储量优势,而且清洁无污染,碳排放量较低,是未来解决能源问题的关键。

太阳模拟器是一种可以模拟和优化太阳能利用的设备。其中用于太阳能热发电的高通量太阳模拟器可产生超过4 000个太阳常数的辐照度[4],且避免了真实太阳光空间和时间上不稳定性所带来的负面影响,因此被广泛应用于太阳能光热电站的研究中[5]。

高通量太阳模拟器通常由短弧氙灯光源、椭球面聚光镜、二次集中器等部分构成。由于其相对固定的结构,使得输出光斑的大小和强度调整成为了难题。相关研究表明,光纤可以承受超过10 000个太阳常数的辐照度[6],因此使用耐高辐照度的柔性光纤可以较为有效的解决这个问题。……

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