槽式太阳能聚光集热技术
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槽式太阳能聚光集热技术
北京工业大学一熊亚选Ｍｏｄｉｂｏ Ｋａｎｅ Ｔｒａｏｒｅ吴玉庭马重芳张业强
摘要：详细讨论了槽式太阳能聚光集热技术的最新进展，对不同聚光集热器支撑机构进行了对比分析。 结果表明，ＥＵＲＯＴＲＯＵＧＨ聚光器的支撑机构性能最优。此外，还对抛物面聚光镜和主要的槽式
太阳能集热管技术进行了讨论分析。 关键词：槽式太阳能聚光集热器；聚光器支撑机构；抛物面聚光镜；槽式太阳能集热管
引言
槽式太阳能热发电技术是最早实现商业化运营
的太阳能热发电技术，相对于其他太阳能热发电技
术，它具有技术成熟、发电成本低和容易与化石燃
料形成混合发电系统的优点。槽式太阳能聚光集热
技术是槽式太阳能热发电系统的核心技术，是实现
太阳能热发电系统的关键。槽式太Ｈｉｌｌ聚光器将来
自太阳能低密度太阳辐射聚焦后，成为高辐射热流
密度的太阳辐射，加热位于聚光器焦线上的太阳能
吸热器内的传热流体或水，为电站的蒸汽发生系统
提供高温热源或直接为汽轮机提供高温蒸汽。
二聚光技术
为了给工业过程提供更加廉价的高温蒸汽，埃 及人Ｓｈｕｍａｎ于１９１２年在开罗建成了世界上第一个
槽式聚光器，该聚光器总长６２ｍ，开口宽４ｍ，用于
直接加热蒸汽。随后，许多公司开始安装这种用于
工业热利用的槽式太Ｎｉｌ聚光器ｌ１ｌ。
聚光器组由支撑钢结构、反光镜、跟踪驱动系
统等部分组成，多个聚光器同轴安装，组成一个聚
光器单元，实现对太Ｎｉｌ的独立跟踪。
１ ＬＵＺ聚光器技术
从１９８４～１９９１年的８年问，ＬＵＺ公司在美国的
沙漠中相继建成了９座净发电功率３５３．８ＭＷ的槽式
太Ｎｉｌ热发电站。在这个过程中，ＬＵＺ公司完成ＬＳ一
１～３共三代槽式太阳能聚光器的设计，并成功实现
了商业化运行。表１为ＬＵＺ公司三代聚光器的设计
特征。
表１几种槽式太阳能聚光器的结构特征
结构形式 轴管 轴管 Ｖ型桁架 空间框架 矩形桁架 空间铝框架
开口宽度（ｍ） ２．５５ ５ ５．７６ ２－３ ５．７６ ５
焦距（ｍ） ０．９４ １．４９ １．７１ ０．７６ １．７１ １．４９
陕块长度（ｍ） ６－３ ８ １２ ６．１ １２ ８
单元长度（ｍ） ５０．２ ４９ ９９ ４９ １５Ｏ ４９～６５
最大驱动面积（ｒ ｌ２８ ２３５ ５４５ ４２４ ８１７ ２３５～３１３ 吸热管直径（ｍ） ０．０４ ０．Ｏ７ ０．０７ ０．０４ ０．０７ Ｏ．０７
几何聚光比 ６１：１ ７１：１ ８２：１ ５０：１ ８２：１ ７１：１
聚光镜类型 低铁镀银浮法玻璃 低铁镀银浮法玻璃 低铁镀银浮法玻璃 镀银薄玻璃 低铁镀银浮法玻璃 低铁镀银浮法玻璃 驱动类型 涡轮驱动 涡轮驱动 液压驱动 螺旋驱动 液压驱动 液压或涡轮驱动
位面积重量（ｋ ２９ ３３ ２４ ２９ ２４
哟 ７１ ７６ ８０ ７８ ８０ （设计值）
备注 ＳＥＧＳ Ｉ一Ⅱ ＳＥＧＳⅡ一Ⅶ ＳＥＧＳ Ｖ一Ⅸ ＩＳＴ ＰＳＡ ＤＳ一１
由于ＬＳ一１和ＬＳ一２聚光器的生产、安装成本较
高，导致电站的初期投资和运行维护成本较高。为 了降低ＬＳ聚光器在大规模应用时的生产、安装成
本，ＬＵＺ公司设计了ＬＳ一３聚光器，并将其应用于太
⑦ ，
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２００９ ＳＯＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ 堡箜墼堂鎏 璧煎 一 一一一 ～～…～～一 一一
ｌ；Ｈ￣ｇ发电站ＳＥＧＳ ＶＩＩ～Ｉｘ中，如图１所示。
图１ ＬＳ－３槽式太阳能聚光器
结构设计的改变使ＬＳ一３聚光器在跟踪精度上得
到了很大提高，并且在安装时允许有一定的倾角。
然而，ＳＥＧＳ的运行经验显示，任何成本的降低都足
以聚光器的性能和可维护性为代价。与ＬＳ一２聚光器
相比，ＬＳ一３聚光器的热性能有所降低，聚光器的维
护变得更加困难。尽管如此，ＬＵＺ聚光器为新一一代
聚光器的设计提供＿『宝贵的经验。
随着ＬＵＺ公司的破产，Ｓｏｌｅｌ太阳能系统公司于
１９９２年收购了ＬＵＺ公司所有的聚光集热器生产设
备，并为ＬＵＺ公司已建成的９座槽式太阳能热发电
站提供关键零部件和聚光集热器技术支持。
２ ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ聚光器技术
迫于化石燃料价格的不断升高及对环境保护认
识的提高，ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ协会在ＬＳ系列聚光集热器结
构设计的基础上完成了新一代楷式太阳能聚光器的
设计和试验测试——ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ聚光集热器 ，如
图２所示。
图２ ＥＵＲＯＴＲＯＵＧＨ聚光集热器
ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ聚光集热器提出了一种扭矩框聚光
器，它消除了ＬＳ一２和ＬＳ一３聚光器在生产和运行中 产生的许多问题。这种扭矩框设计既实现了ＬＳ一３聚
光器桁架设计概念低成本的目的，又达到了ＬＳ一２聚
光器扭矩管所具有的高扭转刚度和方便调整的优点。
ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ聚光器的核心部件是一个约１２ｍ长
的空问框架，在其两侧面上固定了用于固定抛物面
反光镜的支撑臂。该空间框架由四个不同部分组成，
可以现场安装、固定，简化了加工过程，降低了加
工成本。
由于反光镜支撑臂的设计，ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ聚光器
因自重和Ｉ风载产生的变形比ＬＳ一３小，从而减小了聚
光器在运行过程中的扭转变形和弯曲变形，提高了
聚光器的光学性能。高强度的扭矩框设计方法使单
个驱动系统驱动的聚光器长度从１００ｍ扩展到１５０ｍ，
降低了驱动系统和转接管（旋转接头或金属软管）的数
量，达到了降低聚光区成本和聚光损失的目的。
由于改进了聚光器支撑架设计，聚光器可以以
３％的坡度进行安装，大大减少ｒ现场地面处理成
本。通过预加工和现场固定架安装结合的方式保证
了聚光器的精度，如图３所示。
图３ ＥＵＲＯ ｌ ＲＯＵＧＨ聚光器组装现场
该设计目的之一是减小聚光器的重量，其总重
量相比ＬＳ一３的设计方案减小了１４％。减少部件的多
样性，压缩聚光器结构的重量，使用紧凑的运输方
式，这些改进被认为使成本又降低了ｌ０％。
热性能和光学性能的试验结果表明，ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ
聚光器在性能上比ＬＳ一３聚光器提高了３％。因此，很
多开发商和团体选择了ＥｕｒｏＴｒｏｕｇｈ聚光器技术。
３ Ｓｏｌａｒｇｅｎｉｘ聚光器技术
Ｓｏｌａｒｇｅｎｉｘ ＤＳ—ｌ聚光器采用全铝空间框架 Ｊ，
设计模仿了ＬＳ一２聚光器实际的尺寸和操作特点，但
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２００９ 在结构特性、重量、加工复杂程度、抗腐蚀性、生产
成本及安装上都优于ＬＳ一２聚光器。风洞试验显示，这
种设计方式的抗扭刚度和梁刚度（ｂｅａｍ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）与
ＬＳ＋２聚光器几乎相等 ｌ，提高了ＬＳ一２聚光器在运行
过程中的风载抵抗力，如较高的抗弯曲和扭转刚度
等，简化了加工过程，减少了部件的数目。结构中
所使用支撑杆都是２英寸规格的矩形压制铝管，每
个空间框架由１３７个支撑杆组成如桁架一样的三维
型式，在施工现场通过套节（ｈｕｂ ｓｙｓｔｅｍ）连接在一
起。每个支撑杆的两端各有一个螺孔，用于和套节
连接。Ｓｏｌａｒｇｅｎｉｘ ＤＳ一１在重量上是ＬＳ一２结构重量的
半，便于生产加工、运输及现场安装，并且具有
较好的抗腐蚀性。尽管ＤＳ一１聚光器的安装成本比
ＬＳ一２聚光器低，但光学性能相当。图４为Ｓｏｌａｒｇｅｎｉｘ
ＤＳ一１聚光器的安装图。
图４ ＤＳ一１聚光器
２００５年，Ｓｏｌａｒｇｅｎｉｘ公司推出了新型的ＳＧＸ一１
聚光器。该类聚光器采用有机蛛丝网状套节结构，
其结构组成的零件数比ＤＳ一１聚光器减少了一半，重
量上减轻３０％，聚光器的安装耗时减少了三分之一，
并且使用低成本的挤压部件，反光镜无需排列校正，
单一钻模提供了较大的耐性，如图５所示。目前，
ＳＧＸ—ｌ聚光器技术应用于Ｎｅｖａｄａ Ｓｏｌａｒ Ｏｎｅ槽式聚
光太阳能热发电站中。
４ ＩＳＴ聚光器技术
ＩＳＴ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｏｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）聚光器起初用
于低温工业过程加热。在ＮＲＥＬ的ＵＳＡ Ｔｒｏｕｇｈ计划
支持下，ＩＳＴ聚光器在效率上提高了很多，能够应用
于高温太阳能热发电，同时降低了成本。最初ＩＳＴ聚 图５ ＳＧＸ １聚光器结构
光器是由铝制成，后来用电镀钢结构代替了铝制结
构，用薄的镀银玻璃反射镜取代了镀铝聚合体反射
镜，提高了高温条件下集热管选择性涂层的热性能
和耐久性 １。聚光器钢结构和薄玻璃反光镜的改进
使系统成本降低了１５％，系统性能提高了１２％，所
获得能量的成本降低了２５％。
５聚光器结构比较
图６和表２为三种不同结构聚光器的有限元分
析结果。可以看到，在相同风速的作用下，同一点
上弯曲和扭转最小的是ＥＵＲＯＴＲＯＵＧＨ聚光器。
综合以上分析及图６的有限元分析结果，
ＥＵＲＯＴＲＯＵＧＨ聚光器在结构设计上具有很大的优势。
三抛物面反光镜与集热器
１抛物面反光镜技术
目前，尽管出现了一些低成本的替代型抛物面
聚光镜，但真正大规模应用于商业化太阳能热发电
站的抛物面聚光镜还是厚玻璃抛物面聚光镜，主要
体现在户外的持久性和高反射率特性。
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图６三种不同结构聚光器的有限元分析结果
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光热技术路线
光热技术路线指的是太阳能光热发电的技术路线，主要有以下三种：
1. 塔式光热发电技术：塔式光热发电系统通过反射镜将太阳光聚焦到集热塔上，在塔顶安装有吸热器，吸热器将聚焦后的太阳光转化为热能，然后通过换热器将热能转化为蒸汽，驱动汽轮机发电。塔式光热发电技术的优点是聚光比高、热效率高、储能能力强等。
2. 槽式光热发电技术：槽式光热发电系统通过槽式抛物面反射镜将太阳光聚焦到集热管上，集热管内装有吸热介质，集热管接受聚焦后的太阳光能量后加热吸热介质，将热能转化为蒸汽，驱动汽轮机发电。槽式光热发电技术的优点是聚光比相对较高、运行温度高、可靠性好等。
3. 线性菲涅尔式光热发电技术：线性菲涅尔式光热发电系统通过大面积的线性反射镜将太阳光聚焦到接收器上，接收器接受聚焦后的太阳光能量后加热内部的工质，将热能转化为蒸汽，驱动汽轮机发电。线性菲涅尔式光热发电技术的优点是聚光比和运行温度相对较高、系统集成度高、易于维护等。
以上是三种主流的光热技术路线，每种路线都有其自身的优缺点和适用场景。在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的技术路线。
光热发电(槽、塔、碟)
光热发电
太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
目录
简介
原理
形式
商业化前景
简介
原理
形式
商业化前景
简介
太阳能光热发电是新能源利用的一个重要方向。
太阳能光热发电是太阳能利用中的重要项目，只要将太阳能聚集起来，加热工质，驱动汽轮发电机即能发电。1950年，原苏联设计了世界上第一座太阳能塔式电站，建造了一个小型试验装置。
太阳能光热发电
70年代，太阳电池价格昂贵，效率较低，相对而言，太阳热发电效率较高，技术比较成熟，因此当时许多工业发达国家都将太阳热发电作为重点，投资兴建了一批试验性太阳能热发电站。据不完全统计，从1981～1991年，全世界建造的太阳能热发电站（500kw以上）约有20余座，发电功率最大达80mw0按太阳能采集方式划分，太阳能热发电站主要有塔式、槽式和盘式三类。这些电站基本上都是试验性的。例如，日本按照阳光计划建造的一座1mw塔式电站，一座1mw槽式电站，完成了试验工作后即停止运行。 美国10mw太阳1号塔式电站，进行一段时间试验运行后及时进行技术总结，很快将它改建为太阳：号电站，并于1996年1月投入运行。80年代中期，人们对建成的太阳能热发电站进行技术总结后认为，虽然太阳能热发电在技术上可行，但投资过大（美国太阳：号电站投资为1．42亿美元），且降低造价十分困难，所以各国都改变了原来的计划，使太阳能热发电站的建设逐渐冷落下来。例如，美国原计划在1983～1995年建成5～10万kw和10～30万kw太阳能热电站，结果没有实现。4 t7 正当人们怀疑太阳能热发电的时候，美国和以色列联合组成的路兹太阳能热发电国际有限公司，自1980年开始进行太阳热发电技术研究，主要开发槽式太阳能热发电系统，5年后奇迹般地进入商品化阶段。该公司从1985年至1991年在美国加州沙漠建成9座槽式太阳能热电站，总装机容量353．8mw。电站的投资由1号电站的5976美元/kw，降到8号电站的3011美元/kw，发电成本从26．5美分/kwh降到8．9美分/kwh。该公司满怀信心，计划到2000年，在加州建成装机容量达800mw槽式太阳能热发电站，发电成本降到5～6美分/kwh。遗憾的是，1991年因路兹公司破产而使计划中断。7 j4路丝热电站的成功实践表明，不能简单地否定太阳能热发电技术，而应继续进行研究开发，不断完善，使其早日实现商业化。为此，以色列、德国和美国几家公司进行合作，继续推动太阳能热发电的发展，他们计划在美国内华达州建造两座80mw槽式太阳能热电站，两座100mw太阳能与燃气轮机联合循环电站。在西班牙和摩洛哥分别建造135mw和18mw太阳能热发电站各一座。
槽式光热发电方案选择
2 槽式光热发电方案选择
前言：自1912年由美国发明家弗兰克·舒曼在开罗采用槽式太阳能聚热技术建立世界第一个太阳能应用装置至今，已被证明槽式光热发电是一种具有发展前景的可再生能源技术。太阳能光热发电技术目前主要有槽式、塔式、碟式、反射菲涅尔四种，其中槽式光热发电占据装机总量的70%以上，技术成熟度得到公认。槽式光热发电的基本优势是可以借助传热介质的热惰性能有效应对多云天气的变化，在热循环系统中可保持温度相对稳定，其输出的优质电力和规模储能为电网所欢迎；槽式聚光设备经百年磨合技术参数接近极限；充分运用光谱选择性吸收原理致使其光热转化效率最高；尽管我国自然环境约束条件多，太阳能直接辐照值DNI大多低于国际通行的下限值2000千瓦时/平米/年，但槽式光热循环系统可通过多能互补充分展现储热优势；通过延长发电时数降低发电成本；通过精心设计减少初始投资；只要根据国情有针对性地不断创新，即可有效提升槽式光热发电技术在我国可再生能源发电中的市场竞争力。
图1 美国发明家弗兰克·舒曼设计的第一代槽式聚光阵列
目前引进的槽式光热发电技术暴露出的主要问题是：
2 1、初始投资大，单位投资大都在每千瓦3万元以上，无法与风电和光伏以及燃煤电站在同规模投资上竞争，在可再生能源电价进入平价时代，有被边缘化的风险；
2、太阳能直接辐射值DNI决定光热电站的发电时数；发电时数同时受季节性变化、地理纬度、环境温度制约，导致聚光设备、储热设备、发电设备闲置时间较多；（见图4）
3、选址约束条件多，水电路气一样不能少，环境适应性差；
4、太阳能倍数与储热关联的设计理论导致镜场投资被放大；
5、槽式两罐熔盐循环储热损耗大、成本高、效能低；
6、传统蒸汽朗肯循环发电水耗大，成为制约选址的重要条件；
7、依赖普通燃气锅炉辅助热循环，效率低，排放多，直接被环保政策所诟病。
因此，面对上述问题，在我国发展和建立槽式光热发电站就有必要对传统技术进行再创新，需要根据国情对传统技术加以改进并提出中国方案。
摩洛哥努奥二期槽式光热电站设计特点
摩洛哥努奥二期槽式光热电站设计特点
1. 引言
1.1 摩洛哥努奥二期槽式光热电站简介
摩洛哥努奥二期槽式光热电站是摩洛哥重要的可再生能源项目之一，位于摩洛哥南部奥瓦尔扎扎特，是世界上最大的槽式光热电站之一。该电站采用集热式槽式光热发电技术，利用太阳能通过槽式反射器集中聚焦热能，驱动发电机发电。努奥二期槽式光热电站的建设旨在减少对化石能源的依赖，实现清洁能源的可持续利用，降低碳排放量，推动可再生能源发展。该电站实现了能源的多元化，提高了能源安全性，也为当地经济发展和就业创造了更多机会。努奥二期槽式光热电站的建设对于推动摩洛哥可再生能源发展，减少环境污染和气候变化具有重要意义。
2. 正文
2.1 槽式光热电站设计原理
槽式光热电站的设计原理主要是利用反射器将太阳光聚焦到集热器上，集热器中的工质被加热后转化为蒸汽驱动涡轮发电。整个系统包括太阳辐射追踪系统、集热器、储热系统、蒸汽发生器和涡轮发电机等组件。太阳辐射追踪系统根据太阳的位置实时调整反射镜的角度，使太阳光能够被精确地聚焦到集热器上。集热器中的热传输液被加热至高温，然后通过管道输送到储热系统中储存热量。 当需要发电时，集热器中的热传输液被释放到蒸汽发生器中，蒸汽产生后驱动涡轮发电机转动发电。由于槽式光热电站采用集中式光热技术，可以实现高效的能量转换和存储，提高电站的发电效率和可靠性。槽式光热电站还可以实现24小时不间断发电，具有较强的抗波动性和可控性。通过合理设计和优化系统参数，槽式光热电站可以实现高效、稳定、环保的电力发电，为可再生能源领域的发展提供了重要支持。
2.2 槽式光热电站的核心技术
槽式光热电站的核心技术是利用反射器将太阳光集中聚焦到集热管上，集热管中的工作介质被加热后产生高温高压蒸汽，再通过蒸汽轮机驱动发电机发电。这个过程中涉及到多种关键技术：
1. 反射器技术：反射器的设计与布局对光的聚焦效果至关重要。优化的反射器可以增加光的利用效率，提高发电效率。
槽式太阳能热发电技术的现状及进展
槽式太阳能热发电技术的现状及进展
古雯雯
（华北电力大学能源与动力工程学院，北京，102206）
Trend and Current Status of Solar Parabolic Trough Power Generation Technology
GU Wenwen
( Department of energy and power engineering, North China Electric Power University,Beijing,102206)
ABSTRACT: Solar parabolic trough power generation is an important technology to utilize solar energy in large scale. Starting with introducing the development background of solar thermal power generation, this survey expounded the basic principle and application state of the parabolic trough power generation. Several key techniques were analyzed specially, including the progress of the support structure, reflector, receiver, Thermal Storage, direct steam generation (DSG) and integrated solar combined-cycle system (ISCCS). The research progress in China was also briefly introduced. Combined with the situation of our country, it was pointed out that parabolic trough power generation is the most suitable technology which should be developed as the priority technology. At the same time, ISCCS can be an important way of developing solar energy in China.
太阳能热发电系统组成
太阳能热发电系统组成
太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面.80年代以来美、欧、澳等国相继建立起不同型式的示范装置，促进了热发电技术的发展。世界现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。
太阳能热发电系统的分类1）槽式线聚焦系统
该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电
2）塔式系统
塔式太阳能热发电系统的基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温。
3）碟式系统
抛物面反射镜/斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动发动机进行
4）三种系统性能比较
三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化，其他两种处在示范阶段，有实现商业化的可能和前景。三种系统均可用单独使用太阳能运行，也可安装成燃料混合系统。
所以接下来跟随小编详细的了解一下槽式线聚焦系统。
槽式太阳能热发电系统槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。
一、槽式太阳能热发电系统的工作原理
槽式太阳能热发电系统的原理：采用只向一个方向弯曲的抛物面槽形镜面集热器将太阳光
槽式太阳能集热装置日跟踪器的设计
槽式太阳能集热装置日跟踪器的设计李留胜，等 槽式太阳能集热装置日跟踪器的设计 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｌａｒ Ｔｒａｃｋｅｒ ｆｏｒ Ｔｒｏｕｇｈ Ｓｏｌａｒ Ｈｅａｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ 李 脸 侄德击 （河南科技大学机电工程学院，河南洛阳４７１００３） 摘要：为了进一步提高太阳能光热转换效率，设计了一种用于槽式太阳能集热装置双轴自动跟踪太阳的日跟踪器。该跟踪器以视 Ｅｔ运动轨迹跟踪为主，当太阳辐照度较强时，由光电传感器进行误差校正，使聚光器始终正对太阳，避免阴天或多云天气对跟踪的影 响。理论分析表明，该跟踪器可提高能量接收率，便于自动控制。 关键词：光热转换光电传感器单片机模数转换电路步进电机 中图分类号：ＴＫ５１３＋．４ 文献标志码：Ａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ，ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ—ｓｈａｇ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｏｌａｒ ｔｒａｃｋｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｒｏｕｇｈ ｓｏｌａｒ ｈｅａｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ．Ｔｈｅ ｔｒａｃｋｅｒ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｎ ｍｏｔｉｏｎ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ。ｗｈｅｎ ｓｏｌａｒ ｉｒｒａｄｉａｎｅｅ ｉｓ ｓｔｒｏｎｇ，ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ｂｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ—ｂｅａｍ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｉｓ ａｌｗａｙｓ ｆａｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｎ；ｔｈｉｓ ｍａｙ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｏ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｉｓ ｃｌｏｕｄｙ ｏｒ ｏｖｅｒｃａｓｔ．Ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｅｃｅｐｔａｎｅｅ ｒａｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｔｒａｃｋｅｒ ｆｏｒ ｅａｓｉｌＹ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｅｎｓｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ０ 引言 太阳能作为新能源与可再生能源，有着煤、石油、 天然气等化石能源无法比拟的优点，其以清洁、可再 生、取之不尽的优点而愈来愈受到人们的重视。这对 于解决偏远地区以及交通不便的乡村、海岛的能源供 应具有很大的优越性．也为能源短缺国家提供了一个 很好的解决途径…。太阳辐射能虽然十分巨大，但由 于其分散性、不连续性和变化性给人们有效利用太阳 能带来了很多困难。香港大学建筑系的ＫＰｃｈｅｕｎｇ和 ＳＣＭＨｕｌ教授研究了太阳光照角度与太阳能接收率的 关系．结果表明，太阳的跟踪与非跟踪能量的接收率相 差３７．７％。因此．研究太阳的跟踪是非常有实用价 值的。 １太阳能热发电类型 太阳能的利用主要分为热利用和光利用两个方 面，太阳能发电是太阳能利用的一种重要方式。它 又分为两种情况：一种是利用光电效应将太阳能直 接转化为电能储存起来的光伏发电技术；另一种是 通过聚集太阳光产生热能，推动汽轮机发电，即太阳 能热发电，主要有塔式电站、碟式电站、槽式电站和 太阳能烟囱这四种系统 ］。在这四种系统中，槽式 太阳能热发电技术是目前世界上最为成熟和商业化 运营规模最大的热发电形式之一。因此，本文仍致 力于槽式太阳能热发电的研究，以进一步提高跟踪 的稳定性和可靠性。槽式电站采用大面积的槽式抛 物面聚光镜将太阳光聚焦反射到接收器（真空集热 管）上．通过管内热载体将水加热成蒸汽，同时在热 转换设备中产生高压、过热蒸汽，然后送入常规的蒸 汽涡轮发电机内进行发电。由于接收器安装在聚光 镜的焦线处，当太阳光线与主光轴方向一致时，反射 光就全部汇聚到接收器上。聚光集热器原理如图１ 所示，其中，ｙｙ 为聚光镜主光轴。 图１ 聚光集热器原理图 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ—ｂｅａｍ ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｈｅａｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ 修改稿收到日期：２０１２—１０—１８。 ２ 集热装置结构简介 第一作者李留胜（１９８０一），男，现为河南科技大学机械电子工程专业 在读硕士研究生Ｉ主要从事电液控制自动化的研究。 集热装置采用地平坐标系双轴跟踪机构，即方位 ５６ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ
槽式太阳能光热发电原理
槽式太阳能光热发电原理
槽式太阳能光热发电是利用太阳能将光能转化为热能，再将热能转化为电能的一种发电方式。其原理如下：
1. 太阳能集光：槽式太阳能光热发电系统通过一系列的反射镜或反射面将太阳光聚焦到集热管上。这些反射镜或反射面可以是平面镜、折射镜、聚光镜等，它们的作用是将散射光线聚焦到集热管上，提高光能的利用效率。
2. 热量吸收：集热管是槽式太阳能光热发电系统的关键组件，它通常由金属或合金材料制成，内部充满工质（如油或盐等）。当太阳光聚焦到集热管表面时，集热管内的工质会吸收光能，转化为热量。
3. 热储存：太阳能光热发电系统常常会将热量储存起来，以应对夜晚或阴天等无光条件。热储存系统通常采用热储罐，其中的热媒（如盐）可以在高温时吸收大量热量，并在需要时释放热量。
4. 蒸汽发电：利用储存的热量，槽式太阳能光热发电系统会将工质加热至高温，使其沸腾产生高压蒸汽。这些高压蒸汽会驱动涡轮机转动，从而带动发电机发电。
5. 电能输出：发电机将机械能转化为电能，并通过电缆输送至电网或供给需要的地方使用。
总之，槽式太阳能光热发电系统通过光能到热能再到电能的转化过程，将太阳能转化为可用的电能，实现了可持续、清洁的能源利用方式。
槽式太阳能热发电系统工作原理
槽式太阳能热发电系统工作原理
作者：曹连芃 时间：2011年3月
聚光太阳能集热器由聚光器与接收器组成，成像聚光太阳能集热器通过聚光器将太阳辐射聚焦在接收器上形成焦点（或焦线），以获得高强度太阳能。聚光集热器是一套光学系统，聚光器一般由反射镜或透镜构成，主要有抛物面反射镜、菲涅耳透镜、菲涅耳反射镜三种。
槽式聚光集热器
由抛物线沿轴线旋转形成的面称为旋转抛物面，由抛物线向纵向延伸形成的面称为抛物柱面（槽式抛物面），在工业应用中称槽式聚光镜。在凹面覆上反光层就构成抛物面聚光器。根据光学原理，与抛物镜面轴线平行的光将会聚到焦点上，焦点在镜面的轴线上，见下图（a）。把接收器安装在反射镜的焦点上，当太阳光与镜面轴线平行时，反射的光辐射全部会聚到接收器，见下图（b）。
槽式聚光镜反射的光线是会聚到一条线（带）上，故集热器的接收器是长条形的，一般由管状的接收器安装在柱状抛物面的焦线上组成。槽式聚光集热器的聚光比范围约20至80，最高聚热温度约300度至400度。
槽式太阳能聚光集热器的结构主要由槽型抛物面反射镜、集热管、跟踪机构组成。反射镜一般由玻璃制造，背面镀银并涂保护层，也可用反光铝板制造反射镜，反射镜安装在反光镜托架上。槽型抛物面反射镜将入射太阳光聚焦到焦点的一条线上，在该条线上装有接收器的集热管，见图1。 集热管内有吸热管，用来吸收太阳光加热内部的传热液体，一般用不锈钢制作，外有黑色吸热涂层。为了减小热量散发，集热管外层装有玻璃套管，在玻璃套管与吸热管间有空隙并抽真空。集热管通过接收器支架与反射镜固定在一起构成槽式集热器，反光镜托架上有与集热管平行的轴，集热器通该轴安装在集热器支架上，可绕轴旋转。
槽式集热器的跟踪方式一般采用东西轴向布置，只需定期调整仰角，机构简单方便但效率较低；也可南北轴向布置，单轴跟踪阳光，需自动跟踪控制系统，效率较高；如果集热器转轴与地球转轴平行效率更高，如果同时保证集热管与阳光垂直则效率最高，但结构复杂，集热管的管间连接也复杂。有关槽式太阳能集热器的布置与跟踪可参考“鹏芃科艺”网站聚光太阳能热利用栏目太阳的视运动与跟踪课件页面。
槽式集热器工作原理
槽式集热器工作原理
全文共四篇示例，供读者参考
第一篇示例：
槽式集热器是一种利用太阳能进行能量收集的设备，主要用于太阳能热水器和太阳能采暖系统。其工作原理是利用镀膜表面的吸收率高的吸收板吸收太阳辐射热能，并将其传导至工作流体，从而实现能量转换。本文将详细介绍槽式集热器的工作原理及其优点。
槽式集热器由吸热板、槽式集热管、集热器壳体、绝热材料等部分组成。当太阳光线照射到吸热板表面时，吸热板的表面会吸收太阳能，并将其转化为热能。吸热板的材料通常选择具有高吸收率和低反射率的材料，如黑色涂层，以增加热能的吸收效率。
槽式集热管是将吸热板上吸收的热能传导到工作流体的关键部件。当太阳能照射到吸热板表面时，吸热板表面的温度升高，热能被传导到集热管内的工作流体中。工作流体经过吸热后，会变热并流动至集热器壳体的热交换器中，将热能传递给热水或空气。
集热器壳体通常采用保温效果好的材料，如泡沫塑料或玻璃纤维，以减少热能的散失。绝热材料被用于包裹整个集热器，以保持工作流体在传输过程中的高温状态，提高集热效率。
槽式集热器的工作原理可以简单概括为：吸热板吸收太阳能，传导热能至工作流体，工作流体流动至集热器壳体的热交换器中，传递热能给热水或空气。通过这样的能量传递过程，太阳能得以被有效地转化为热能，实现能源的可再生利用。
槽式集热器具有以下优点：
1. 高效利用太阳能。槽式集热器的设计能够最大限度地吸收太阳辐射热能，提高太阳能的利用率。
2. 环保节能。槽式集热器采用太阳能作为能源，无需消耗化石燃料，减少温室气体排放，具有环保节能的特点。
3. 维护简便。槽式集热器结构简单，易于安装和维护，可靠性高，使用寿命长。
4. 适用性广泛。槽式集热器可用于热水供暖、游泳池加热、工业热水等多个领域，适用性广泛。
槽式集热器是一种高效环保的能源利用设备，可为人们提供绿色、清洁的热能来源。希望未来能有更多的槽式集热器投入使用，促进可再生能源的发展。