留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

组合式免跟踪聚光光学系统设计

茹占强 宋贺伦 吴菲 宋盛星 朱煜 殷志珍 张耀辉

茹占强, 宋贺伦, 吴菲, 宋盛星, 朱煜, 殷志珍, 张耀辉. 组合式免跟踪聚光光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 318002-0318002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0318002
引用本文: 茹占强, 宋贺伦, 吴菲, 宋盛星, 朱煜, 殷志珍, 张耀辉. 组合式免跟踪聚光光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 318002-0318002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0318002
Ru Zhanqiang, Song Helun, Wu Fei, Song Shengxing, Zhu Yu, Yin Zhizhen, Zhang Yaohui. Design of combined non-tracking concentrated optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 318002-0318002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0318002
Citation: Ru Zhanqiang, Song Helun, Wu Fei, Song Shengxing, Zhu Yu, Yin Zhizhen, Zhang Yaohui. Design of combined non-tracking concentrated optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 318002-0318002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0318002

组合式免跟踪聚光光学系统设计

doi: 10.3788/IRLA201948.0318002
基金项目: 

国家重点研发计划(2016YFE0129400);国家自然科学基金面上项目(51377159);“十三五”国家密码发展基金(MMJJ20180112);中国科学院青年创新促进会人才资助计划(2016290)

详细信息
    作者简介:

    茹占强(1982-),男,助理研究员,硕士,主要从事聚光光伏技术方面的研究。Email:zqru2008@sinano.ac.cn

    通讯作者: 宋贺伦(1980-),男,研究员,博士,主要从事聚光光伏技术、半导体器件集成等方面的研究。Email:hlsong2008@sinano.ac.cn
  • 中图分类号: O435

Design of combined non-tracking concentrated optical system

  • 摘要: 针对当前聚光光伏系统中自动跟踪系统故障率高及跟踪成本大等问题,提出了一种由线聚焦菲涅耳透镜、反射式二次聚光器和全反射棱锥组成的组合式免跟踪聚光光学系统,论述了各组成元件的工作原理与设计方法。在光学设计软件Zemax里对该系统进行结构优化与仿真分析,结果表明,在俯仰角最大为16时,该系统的平均聚光效率为24.1%,与FRS系统相比提高了18.7%。集成了基于组合式免跟踪聚光光学系统的免跟踪聚光光伏模组,初步测试结果表明,该模组在非跟踪状态下光电转换效率最高达到19.6%,4 h后光电转换效率仍能达到5.9%。
  • [1] Ghosh A, Nirala A K, Yadav H L. Wavelength selective holographic concentrator:Application to concentrated photovoltaics[J]. Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 2015, 126(23):4313-4318.
    [2] Kim B, Kim J K, Park C K, et al. Design and fabrication of concentrated photovoltaic optics with high numerical aperture using a curved catadioptric optical system[J]. Journal of Mechanical Science Technology, 2016, 30(3):1315-1322.
    [3] Burhan M, Chua K J E, Ng K C. Simulation and development of a multi-leg homogeniser concentrating assembly for concentrated photovoltaic (CPV) system with electrical rating analysis[J]. Energy Conversion Management, 2016, 116:58-71.
    [4] Wang Xiao, Cao Miao, An Zhiyong, et al. Design and research of total-internal-reflection solar energy concentrating module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10):1020001. (in Chinese)
    [5] Wattana Ratismith, Yann Favre, Maxime Canaff, et al. A non-tracking concentrating collector for solar thermal applications[J]. Applied Energy, 2017, 200:39-46.
    [6] Baig H, Sellami N, Mallick T K. Trapping light escaping from the edges of the optical element in a concentrating photovoltaic system[J]. Energy Convers Manage, 2015, 90:238-246.
    [7] Tharamuttam J K, Ng A K. Design and development of an automatic solar tracker[J]. Energy Procedia, 2017, 143:629-634.
    [8] Caada J, Utrillas M P, Martinez-Lozano J A, et al. Design of a sun tracker for the automatic measurement of spectral irradiance and construction of an irradiance database in the 330-1100 nm range[J]. Renewable Energy, 2007, 32(12):2053-2068.
    [9] Chen Y T, Ho T H. Design method of non-imaging secondary (NIS) for CPV usage[J]. Solar Energy, 2013, 93:32-42.
    [10] Wang Nianju, Cai Huaiyu, Huang Zhanhua. The method of non-tracking sunlight importing lighting systems[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2017, 38(5):1206-1210.(in Chinese)
    [11] Li Wang, Xu Xiping, Song Helun, et al. Design and analysis of the line focus Fresnel concentrator based on the diffused focal points method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(4):721-726. (in Chinese)
    [12] Zhang Mingjun, Gao Wenying, Niu Quanyun, et al. Characteristics analysis and simulation of Fresnel concentrator in concentrated photovoltaic system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(8):2411-2416. (in Chinese)
    [13] Yang Guanghui, Liu Youqiang, Wang Yumin, et al. Design and research of secondary microprism in dense matrix type concentrating photovoltaic module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12):3645-3649. (in Chinese)
    [14] Toyoda H, Mukohzaka N, Mizuno S, et al. Column parallel vision system (CPV) for high-speed 2D image analysis[C]//Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2001, 4416:256-259.
    [15] Renno C, Landi G, Petito F, et al. Influence of a degraded triple-junction solar cell on the CPV system performances[J]. Energy Conversion Management, 2018, 160:326-340.
  • [1] 曲锐, 杨建峰, 曹剑中, 刘博.  水下大视场连续变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20200468-1-20200468-7. doi: 10.3788/IRLA20200468
    [2] 武志昆, 石恩涛, 王咏梅.  消谱线弯曲PGP型成像光谱仪系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200433-1-20200433-6. doi: 10.3788/IRLA20200433
    [3] 伍雁雄, 乔健, 王丽萍.  长焦距无热化星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200061-1-20200061-10. doi: 10.3788/IRLA20200061
    [4] 孟祥月, 王洋, 张磊, 付跃刚, 顾志远.  大相对孔径宽光谱星敏感器光学镜头设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 718005-0718005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0718005
    [5] 孙玉博, 熊玲玲, 张普, 王明培, 刘兴胜.  半导体激光器光束匀化系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1205003-1205003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1205003
    [6] 褚理想, 樊巧云.  基于量子遗传算法的多光电二极管布局优化 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 813002-0813002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0813002
    [7] 肖志涛, 娄世良, 耿磊, 王梦蝶, 吴骏, 张芳, 苏龙.  便携式免散瞳眼底相机光学系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818001-0818001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0818001
    [8] 李生好.  红外目标模拟器动态校准系统光学系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918007-0918007(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918007
    [9] 张玲, 沈正祥, 刘娜, 余俊, 王占山.  基于多元约束的小型软X射线偏振望远镜光学设计及优化 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 718002-0718002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0718002
    [10] 朱杨, 张新, 伍雁雄, 张建萍, 史广维, 王灵杰.  紫外星敏感器光学系统设计及其鬼像分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118003-0118003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0118003
    [11] 刘军, 黄玮.  反射式自由曲面头盔显示器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018001-1018001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1018001
    [12] 张伟, 张合, 张祥金.  小型大瞬时视场光学探测系统优化设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 518002-0518002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0518002
    [13] 刘洋, 方勇华, 李大成, 李扬裕.  中红外平面光栅光谱仪系统光学设计与优化 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 413-418.
    [14] 李晓, 张瑞, 王志斌, 黄艳飞.  二维激光告警光学系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1806-1810.
    [15] 杨光辉, 刘友强, 王玉敏, 郭丽敏, 陈丙振, 王智勇.  密集矩阵式聚光模组二次微棱镜设计与研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3645-3649.
    [16] 郭彦池, 徐熙平, 乔杨, 米士隆, 杜玉楠.  大视场宽谱段星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3969-3972.
    [17] 李冰, 赵跃进, 张超, 郭小虎, 张镜水, 孔令琴.  非成像式激光告警系统的光学设计及优化 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1511-1516.
    [18] 郭丽敏, 卫明, 杨光辉, 代明崇, 王智勇.  高倍聚光光伏可拆卸型二次反射镜设计与研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3338-3341.
    [19] 赵坤, 李升辉.  双孔径红外变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2889-2893.
    [20] 刘石, 张国玉, 孙高飞, 苏拾, 王凌云, 高玉军.  气象辐射标定系统中太阳模拟器的设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1345-1349.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  275
  • HTML全文浏览量:  28
  • PDF下载量:  39
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-10
  • 修回日期:  2018-11-28
  • 刊出日期:  2019-03-25

组合式免跟踪聚光光学系统设计

doi: 10.3788/IRLA201948.0318002
    作者简介:

    茹占强(1982-),男,助理研究员,硕士,主要从事聚光光伏技术方面的研究。Email:zqru2008@sinano.ac.cn

    通讯作者: 宋贺伦(1980-),男,研究员,博士,主要从事聚光光伏技术、半导体器件集成等方面的研究。Email:hlsong2008@sinano.ac.cn
基金项目:

国家重点研发计划(2016YFE0129400);国家自然科学基金面上项目(51377159);“十三五”国家密码发展基金(MMJJ20180112);中国科学院青年创新促进会人才资助计划(2016290)

  • 中图分类号: O435

摘要: 针对当前聚光光伏系统中自动跟踪系统故障率高及跟踪成本大等问题,提出了一种由线聚焦菲涅耳透镜、反射式二次聚光器和全反射棱锥组成的组合式免跟踪聚光光学系统,论述了各组成元件的工作原理与设计方法。在光学设计软件Zemax里对该系统进行结构优化与仿真分析,结果表明,在俯仰角最大为16时,该系统的平均聚光效率为24.1%,与FRS系统相比提高了18.7%。集成了基于组合式免跟踪聚光光学系统的免跟踪聚光光伏模组,初步测试结果表明,该模组在非跟踪状态下光电转换效率最高达到19.6%,4 h后光电转换效率仍能达到5.9%。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回