槽式太阳能聚光镜设计及聚焦性能模拟
槽式太阳能聚光镜设计及聚焦性能模拟
王磊磊 建筑工程学院
摘要：为使焦面光斑尺寸最小，理论计算了槽式太阳能聚光镜的母线方程。根据蒙特卡洛光线跟踪法及镜面反射定律，对一开口宽度为5.77m，长度为0.4m的槽式太阳能聚光镜的聚焦性能进行了仿真计算。从焦面上的接收能量角度而言，理论分析与仿真结果之间的误差为2.6%。这将对槽式聚光系统的设计及优化提供了可靠依据。
关键词：槽式太阳能聚光镜，聚焦性能，仿真
1前言
槽式太阳能热发电技术是目前最为成熟的太阳能热发电技术，是最早实现大规模应用的太阳能热发电系统，也是目前三种太阳能聚焦热发电系统中唯一实现商业化运行的热发电方式[1]。槽式系统采用抛物线型槽式反射镜面将太阳光聚焦到位于焦线的集热管上（图1），将管内的传热工质（油或水）加热至一定温度，然后经热交换器产生蒸汽驱动汽轮发电机组发电。在开口宽度一定时，为保证焦面光斑尺寸最小，设计合理的槽式太阳能反射镜面，对整个槽式系统的高效运行至关重要。
因此，本文在分析太阳能聚焦理论的基础上，对一开口宽度为5.77m，长度为0.4m的槽式太阳能聚光镜的聚焦性能进行了仿真计算。以对槽式聚光系统的设计及优化提供了可靠依据。
图1 槽式太阳能热发电聚光示意图
2 太阳能聚焦分析理论[2-4]
太阳光线存在32分张角，在太阳能聚焦分析中，假定：
1）在太阳张角内，入射太阳光被认为是各方向辐射照度相同； 2）反射方式只考虑抛物面的镜面反射；
3）当地日照常数取1000W/m2[5]。
太阳光经抛物反射面反射后在XOY平面上形成光路如图2所示。图中o为坐标原点，F为抛物面焦点，A和B分别为抛物面在XOY平面上投影的端点。
θCDFBAoxyφE
图2 聚焦器误差示意图
3 槽式太阳能聚光镜设计算例及结果分析
3.1设计要求
1）采用槽式太阳能聚光镜，槽式聚光镜开口宽度5.77m；
2）焦面光斑尺寸最小；
3）确定槽式太阳能聚光镜母线方程。
3.2 母线方程计算过程
焦面光斑尺寸CD：
2sin2tan4cossin2tan2)cos1(cos2tan4cos2tan2CDAEAEfAF，
所以=45度时，CD最小为0.054m。
此时08.445sin277.5sinoAEAF，
则4825.345sin4)45cos1(77.5sin2)cos1(2)cos1(0oAEAFf，
所以抛物线方程为x2 =13.93y。
3.3 聚焦性能仿真 建立母线方程为x2 =13.93y，开口宽度为5.77m，长度为0.4m的槽式太阳能聚光镜的计算模型，取太阳日照常数为1000W/m2，镜片反射率：0.92，依据文献[2-4]中介绍的蒙特卡洛光线跟踪法及镜面反射定律，对太阳入射光线垂直槽式聚光镜开口面时，聚光镜焦面上的能流分布及能量大小进行数值模拟。垂直于槽式聚光镜开口面的太阳光线，经聚光镜反射，能量汇聚在焦面上并形成光斑，光路示意如图3，焦面上的光斑形状及能流分布的计算结果如图4所示。
图3 光路示意图
a)三维显示 b)二维显示
图4 焦面能流分布及大小
从图4中可以看出，由于太阳张角的存在，太阳光线在焦面上并不是汇聚成一条线，而是形成一个矩形区域，能量峰值为1.5×105 W/m2，且在矩形区域中心，沿槽式聚光镜的长度向外侧递减，在槽式聚光镜宽度方向基本恒定不变，焦面接收的总能量：21233.6W。槽式聚光镜的入射开口面积为5.77×0.4=23.08m2，则入射总能量为23080W。所以槽式聚光镜的聚焦效率为21233.6/23080=0.974，从焦面上的接收能量角度而言，理论分析与仿真结果之间的误差为2.6%。
另一方面，聚焦能量在焦面上主要集中在±0.03m范围内，这与0.054m的焦斑理论计算宽度基本一致。这主要是由于焦斑理论计算宽度CD由CF和FD两段组成，在理论计算时，假定CF和FD两段相等，而实际上FD段要略长于CF段，所以焦斑实际宽度应略长于CD。
4结论
本文在分析太阳能聚焦理论的基础上，对一开口宽度为5.77m，长度为0.4m的槽式太阳能聚光镜的聚焦性能进行了仿真计算。主要得到如下结论：
1）在开口宽度一定时，为保证焦面光斑尺寸最小，设计合理的槽式太阳能反射镜面，根据蒙特卡洛光线跟踪法及镜面反射定律，对一开口宽度为5.77m，长度为0.4m的槽式太阳能聚光镜的聚焦性能进行了仿真计算；
2）由于太阳张角的存在，太阳光线在焦面上并不是汇聚成一条线，而是形成一个矩形区域，能量峰值在矩形区域中心，沿槽式聚光镜的长度向外侧递减，在槽式聚光镜宽度方向基本恒定不变。从焦面上的接收能量角度而言，理论分析与仿真结果之间的误差为2.6%。
参考文献
[1]王亦楠.对我国发展太阳能热发电的一点看法[J].中国能源,2006,28(8):5-10.
[2]许成木,李明,季旭,等.槽式太阳能聚光器焦面能流密度分布的频数统计分析[J],光学学报.2013,33(4):1-7.
[3]Tao Tao, Zheng Hongfei, He Kaiyan, et al. A new through solar concentrator and its
performanceanalysis[J]. Solar Energy,2011,85(1):1982-207.
[4]王磊磊,黄护林.新型太阳能聚焦器焦面能流分布仿真[J].电力与能源,2012,33(2):174-177.
[5]喜文华,魏一康,张兰英.太阳能实用工程技术[M].甘肃:兰州大学出版社,2001.
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
摩洛哥努奥二期槽式光热电站是一项重要的光热发电项目，它采用创新的槽式聚光技术，将太阳能转化为电能，为摩洛哥以及周边地区的清洁能源供应做出贡献。本文将从设计特点的角度对摩洛哥努奥二期槽式光热电站进行详细介绍。
一、槽式光热电站的基本原理
槽式光热电站是一种利用太阳能发电的技术，它的基本原理是利用反射器将太阳光聚焦到集热管上，集热管内的工质受热蒸汽驱动汽轮机发电。槽式光热电站相比其他太阳能发电技术具有高效、可持续等优点，因此在各国得到广泛应用。
1. 创新的槽式聚光技术
摩洛哥努奥二期槽式光热电站采用了最新的槽式聚光技术，这一技术能够将太阳光线聚焦到集热管上，使得集热管内的工质受热后可以迅速产生高温高压蒸汽，进而驱动汽轮机发电。与传统的平板式光热电站相比，槽式聚光技术具有更高的聚光效率，可以更充分地利用太阳能资源，提高发电效率。
2. 高效的集热管设计
摩洛哥努奥二期槽式光热电站采用了高效的集热管设计，集热管的材质选用了高温合金材料，能够在高温高压下保持稳定的工作状态，不易受到腐蚀和磨损。集热管的结构设计经过精心优化，能够在较小的空间内实现更大的热量吸收，保证了整个系统的热效率。
3. 完善的热储能系统
摩洛哥努奥二期槽式光热电站还配备了完善的热储能系统，能够将白天吸收的太阳能热量储存起来，在夜晚或天气不佳时释放，保证连续稳定的发电。热储能系统采用了先进的热能储存材料，能够在长时间内保持高温状态，并且具有较低的能量损耗，确保了系统的可靠性和稳定性。
4. 智能化的控制系统
摩洛哥努奥二期槽式光热电站还配备了智能化的控制系统，能够实现对整个发电系统的智能监控和调节。通过先进的传感器和数据采集设备，实时监测和分析系统运行状态，自动调整聚光器和集热管的角度，以最大限度地提高系统的发电效率。
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。
光热发电简介
光热发电简介
一、聚光光热技术简介
聚光光热（CSP：Concentrated Solar Power）技术是太阳能开发利用的一种主要方式，聚光方式包括了槽式、塔式、碟式和菲涅尔式。槽式太阳能聚光光热技术是当前发展最热和最具商业化前景的聚光光热技术，它采用槽式抛物面聚光器对太阳光汇集吸收，可直接将传热工质加热到300-500℃的一项技术，该技术主要核心是聚光技术和光热转换技术。
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，聚焦太阳直射光，加热真空集热管里面的工质，产生高温，再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。
二、槽式太阳能热发电系统工作原理
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。
50MW槽式太阳能光热发电系统的设计
50MW槽式太阳能光热发电系统的设计
发表时间：2019-05-28T11:01:59.483Z 来源：《电力设备》2018年第35期 作者： 李迪
[导读] 摘要：槽式太阳能光热发电技术是最早实现商业化运营的太阳能光热发电技术，相对于其他太阳能光热发电技术，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。
（陕西省交通规划设计研究院 陕西西安）
摘要：槽式太阳能光热发电技术是最早实现商业化运营的太阳能光热发电技术，相对于其他太阳能光热发电技术，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。
本文从技术层面对槽式太阳能光热发电系统进行了详细的介绍，重点关注镜场布置的设计和计算，以西藏拉萨地区为例，设计一个
50MW的槽式光热发电系统，为实际工程应用提供准确的理论计算基础。
1.计算条件：
选定西藏拉萨地区，设计一个50MW槽式发电系统。设计具体参数假定如下：
（1）系统输出电功率为50MW；
（2）采用导热油VP-1作为传热介质；
（3）采用无蓄热系统及辅助锅炉；
（4）槽式集热系统导热油温度最高可达400℃，实际参与换热的导热油温度一般为393℃。综合考虑导热油温度和汽轮机的最大热效率，蒸汽轮机的进汽参数定为370℃，3.6MPa；
（5）背汽轮机相对内效率为80%，忽略发电机机械损失及系统内部其他管道以及换热器的热损失；
原则性热力系统图：
2.系统组成
2.1槽式太阳能镜场
根据发电量50MW计算出需要进入发电系统的热量165.31MW，这些热量全部由镜场提供。
槽式太阳能发电所需要的集热面积，计算公式如下：
Qturbine-input为汽轮机设计热输入，W；QDNI为直接辐射,W/m2；QHCEtl为集热单元热损失,W/m2；QSFPtl为电站管道热损失,W/m2；ηop为光学效率。
F0为集热器的失配因子；f1为集热管外管的灰尘系数；f2为集热管遮挡系数；f3为集热管外管投射率；f4集热管吸收率；f5为其他因素；f6为跟踪和机械转动误差；f7为几何误差；f8为镜面反射率；f9为镜面灰尘系数；f10为集中因子。
摩洛哥努奥二期槽式光热电站设计特点 2
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。
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
牧草干燥太阳能折射式线聚焦平板聚光镜设计与试验
2021年1月农业机械学报第52卷第1期doi:10.6041/j.issn.1000鄄1298.2021.01.014牧草干燥太阳能折射式线聚焦平板聚光镜设计与试验
杜建强摇德雪红摇王洪波摇李摇洁摇张文杰摇郭摇芳(内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特010018)
摘要:针对目前太阳能干燥设备生产率低、太阳能空气集热器热效率低的问题,设计了太阳能折射式线聚焦平板聚光镜。对聚光镜进行三维模型设计,通过数值计算建立聚光镜能效模型,进而分析光线入射角、焦距误差、系统跟踪精度和聚光面加工误差对聚光比和聚焦光带能量分布的影响。分析得出,当聚光镜采用东西方位跟踪太阳、方位角跟踪误差保持在依1郾1毅范围内、安装焦距误差控制在依50mm内、聚光镜尖劈角形面误差在依0郾06毅范围内时,聚光镜可长时间保持高光学效率。进行了试验方案设计和参数试验,结果表明,聚光镜自东向西方位跟踪方式优于自南向北方位跟踪方式,可使聚光镜长时间保持高光学效率。对牧草干燥系统进行了对比试验,结果表明,干燥等量的牧草,折射式线聚焦太阳能空气集热系统相比于平板式太阳能空气集热系统,干燥时间从6郾5h缩短到4郾5h,最终含水率从20%降到17%,有效提高了牧草干燥效率和品质。关键词:牧草干燥;太阳能;折射式;线聚焦;平板型;聚光镜中图分类号:TK513郾1文献标识码:A文章编号:1000鄄1298(2021)01鄄0129鄄10OSID:
收稿日期:20200806摇修回日期:20201111基金项目:内蒙古农业大学高层次人才科研启动项目(NDYB201924)和内蒙古“草原英才冶工程青年创新创业人才项目作者简介:杜建强(1979—),男,正高级工程师,博士,主要从事农业生物环境与能源工程研究,E鄄mail:djq968@通信作者:德雪红(1977—),女,副教授,博士,主要从事机械设计和生物质能加工利用装备研究,E鄄mail:dexuehong@DesignandExperimentofSolarRefractiveLineFocusingFlatPlateCondenserforForageDrying
光热发电用槽式集热器技术发展研究
光热发电用槽式集热器技术发展研究
摘要：在分析槽式集热器关键组成的基础上，对光热发电领域不同时间段主流槽式集热器类型和技术特性进行了统计，并分析不同技术路线下（扭矩框、扭矩管、空间桁架）集热器技术特点、发展路线图和趋势，明确了拦截率和光学效率等关键参数指标，提出槽式集热器发展的“技术-经济”优化迭代的过程。
关键词：光热发电；槽式集热器；扭矩框；扭矩管；空间桁架
一、槽式光热发电
槽式光热发电全称为“槽式抛物面聚光太阳能热发电”，是最成熟的聚光热发电技术，其发展历史可以追溯到20世纪70年代。
其装置是一种借助槽式抛物面反光镜将太阳光反射并聚焦到集热管上，加热集热管中的导热流体，管中导热流体通过换热系统将水加热成水蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的清洁能源利用装置[1，2]。
二、槽式集热器组成
聚光集热子系统，是系统的核心，主要由反光镜、真空集热管、跟踪系统（包括：驱动、控制和传感器）、柔性连接和钢结构支架等部件组成。一般采用集热器轴线南北线水平布置，由东向西跟踪太阳[3]。
钢结构支架作为反光镜、集热管、柔性连接的支撑和连接结构，实现集热器面型维持。集热器技术发展主要为支架形式的优化，包括扭矩管、扭矩框、空间桁架等不同的结构设计。在材料方面，主流材料选型为碳钢，也有技术选用铝合金作为结构材料。
集热器通过反光镜将太阳光束聚集到一条焦线上而收集太阳能直接辐射能。反光镜作为关键光学部件，选型中需保证高精度、高反射率、和高耐用性。反光镜接收阳光直射辐射，然后反射光至焦线，从而将能量聚集在真空集热管之上。发电用集热器的反光镜聚光倍率一般在60倍至100倍。
真空集热管是集热器的关键部件，将太阳辐射能转换成热能。其构造原理：包括一个内层不锈钢管，直径为70mm-100mm，外层为高硼硅玻璃管和两端金属波纹管。内管涂覆有选择性吸收涂层以实现聚集太阳辐射的吸收率最大，和红外辐射的最小；玻璃管上涂布有减反涂层，用于提高光透过率；位于两端的玻璃管通过精密玻璃－金属封接与金属波纹管实现连接（补偿内部金属管和外部玻璃管之间的热胀冷缩的差异），密封内部空间保持真空。主流集热管集热温度可达400℃，光热转化效率可达80%以上。
高倍聚光太阳模拟器的设计
高倍聚光太阳模拟器的设计
刘洪波;高雁;王丽;顾国超;冯伟昌
【摘 要】研究了一种高倍聚光、高均匀性太阳模拟器,它主要由短弧氙灯、椭球聚光镜、高速快门和积分器构成,辐射功率超过5 kW,辐射峰值超过1 800个太阳常数（标准AM1.5∶1太阳常数=1 kW/m2）。介绍了该模拟器的光学设计,主要工程特点和仿真结果。应用蒙特卡洛光线追迹技术优化几何配置,以使光源到目标面的辐射能量转换效率最大化。仿真结果显示：在直径20 mm的圆形目标区域其平均辐射超过1 000 kW/m2,相应的辐照不均匀度小于6%。利用该装置模拟了高倍聚光太阳系统的辐射特性,为研究高效率太阳能电池的热化学过程和测试先进的高温材料提供了实验平台。%A high-flux solar simulator capable of delivering a
radiative power over 5 kW at peak radiative fluxes exceeding 1 800 suns（AM1.5∶ 1 sun=1 kW/m2） is studied in this paper.It comprises an array
of ten Xe arcs,and each of them is coupled closely with ellipsoidal specular
reflectors of common focus.Its optical design,main engineering
features,and operating performance are described.The Monte Carlo ray-tracing technique is applied to optimization of the geometrical
configuration for maximizing the source-to-target transfer efficiency of