一種線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用cpc匯聚率的測量裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能幾何光學(xué)效率測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種線性菲涅爾式聚光 系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在線性菲涅爾式聚光集熱系統(tǒng)中，將一次反射鏡的反射光看作多條均勻分布的光 線，到達真空集熱管金屬內(nèi)管的光線數(shù)與進入復(fù)合拋物面聚光器(CPC)開口的光線數(shù)之比 稱為CPC匯聚率。CPC作為二次聚光裝置，能夠保證真空集熱管接收到更多的太陽光線，CPC 匯聚率對提高光熱轉(zhuǎn)換效率非常關(guān)鍵，光熱效率的轉(zhuǎn)換直接影響的是線性菲涅爾式太陽能 熱發(fā)電電站的發(fā)電量，從而影響電站的整體經(jīng)濟性。
[0003] 目前CPC匯聚率是通過仿真的實體模型導(dǎo)入專用光學(xué)軟件或者在Matlab中建立數(shù) 學(xué)模型后利用光線跟蹤法計算而得。由于后期加工精度和誤差等會造成匯聚率發(fā)生變化， 仿真計算無法真實準確反映出實際加工成型的CPC匯聚率。因此亟需對CPC匯聚率的測量 進行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種CPC匯聚率的測量方法及裝置，可以CPC匯聚率測量。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為： 一種線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置，包括CPC固定框架、被測CPC和集 熱管，在集熱管上纏繞柔性薄膜太陽能電池裸片，CPC固定框架上設(shè)有光桿框架，光桿框架 上設(shè)有滑車和激光器，滑車通過同步帶和同步輪與步進電機連接，步進電機驅(qū)動滑車移動。
[0006] 所述柔性薄膜太陽能電池裸片，功率為0.5W，電壓為1.5V。
[0007] 所述光桿框架由Φ 8mm鍍鉻光軸組成，表面粗糙度< 0.8，硬度HRC62 ± 2，不易彎 曲。所述光桿框架由Φ 8mm。
[0008] 所述Φ 8mm鍍絡(luò)光軸公差-5um至-14um。所述激光器的光斑調(diào)節(jié)范圍為2-5mm。
[0009] 所述的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置的測量方法，其特征在于 包括以下步驟： A、 將滑車移至被測CPC-端，調(diào)節(jié)激光器發(fā)出光斑入射角度設(shè)=0°入射被測CPC; B、 步進電機帶動滑車沿被測CPC寬度方向往返移動； C、 滑車從被測CPC-端移至另一端為1次，滑車往返移動N次后，記下激光器發(fā)出光斑反 射至柔性薄膜太陽能電池裸片后出現(xiàn)高電平次數(shù)M，M除以N即為被測CPC在該入射角下的匯 聚率； D、 調(diào)節(jié)激光器變換入射角#為10°、20°、30°或40°，重復(fù)上述步驟，計算得出不同入射 角下的被測CPC匯聚率，將0°、10°、20°、30°和40°等5個匯聚率相加計算出平均匯聚率。 [0010]所述步驟D中柔性薄膜太陽能電池裸片在全黑暗狀態(tài)下，使用80mW、532nm的綠色 激光器發(fā)出的激光光斑面積打在電池板上，垂直照射該電池板輸出電壓為20mV為高電平。
[0011]本發(fā)明通過建立檢測設(shè)備可以精確計算不同入射角下的被測CPC匯聚率，進而得 出平均匯聚率。平均匯聚率直接決定CPC匯聚率對提高光熱轉(zhuǎn)換效率，評價真空集熱管排布 是否理想并指引工作人員調(diào)節(jié)角度和位置，通過本檢測設(shè)備不斷測定修正真空集熱管角度 和位置，能夠保證真空集熱管接收到更多的太陽光線，大幅提高產(chǎn)品工作效率。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖； 圖2為激光器光斑入射角度示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0014] 一種線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置，其特征在于包括CPC固定框 架1、被測CPC 2和集熱管3，在集熱管3上纏繞柔性薄膜太陽能電池裸片4，CPC固定框架1上 設(shè)有光桿框架5,光桿框架5上設(shè)有滑車7和激光器6,滑車7通過同步帶8和同步輪9與步進電 機10連接，步進電機10驅(qū)動滑車7移動。所述被測CPC2彎曲，功率為0.5W，電壓為1.5V。所述 光桿框架3由Φ 8mm鍍鉻光軸組成，表面粗糙度< 0.8，硬度HRC62 ± 2，不易彎曲。所述光桿框 架3由Φ 8mm，所述Φ 8mm鍍絡(luò)光軸公差-5um至-14um。所述激光器6的光斑調(diào)節(jié)范圍為2-5mm。
[0015] 線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置的測量方法，其特征在于包括以 下步驟： A、 將滑車7移至被測CPC2-端，調(diào)節(jié)激光器6發(fā)出光斑入射角度#:=0°入射被測CPC2 ; B、 步進電機10帶動滑車7沿被測CPC2沿寬度方向往返移動； C、 滑車7從被測CPC2-端移至另一端為1次，滑車7往返移動N次后，記下激光器6發(fā)出光 斑反射至柔性薄膜太陽能電池裸片4后出現(xiàn)高電平次數(shù)M，M除以N即為被測CPC在該入射角 下的匯聚率； D、 調(diào)節(jié)激光器6變換入射角政為10°、20°、30°或40°，重復(fù)上述步驟，計算得出不同入射 角下的被測CPC2匯聚率，將0°、10°、20°、30°和40°等5個匯聚率相加計算出平均匯聚率。所 述步驟D中柔性薄膜太陽能電池裸片4在全黑暗狀態(tài)下，使用80mW、532nm的綠色激光器發(fā)出 的激光光斑面積打在電池板上，垂直照射該電池板輸出電壓為20mV為高電平。
[0016] -種利用線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率測量裝置的測量方法，包括如下步 驟： A、 將滑車7移至被測CPC2-端，調(diào)節(jié)激光器6發(fā)出光斑入射角度設(shè)=0°入射被測CPC2，被 測CPC2寬度為520mm ; B、 步進電機10帶動滑車7沿被測CPC2沿寬度方向往返移動； C、 滑車7從被測CPC2-端移至另一端為1次，滑車7往返移動N=18次后，記下激光器6發(fā) 出光斑反射至柔性薄膜太陽能電池裸片4后出現(xiàn)高電平次數(shù)M=20，M除以N即為被測CPC在該 入射角下的匯聚率0.9; D、 調(diào)節(jié)激光器6變換入射角0為10°、20°、30°或40°，重復(fù)上述步驟，計算得出不同入射 角下的被測CPC2匯聚率，將0°、10°、20°、30°和40°等5個匯聚率0.85、0.9、0.85、0.8,相加計 算出平均匯聚率0.86。所述步驟D中柔性薄膜太陽能電池裸片4在全黑暗狀態(tài)下，使用80mW、 532nm的綠色激光器發(fā)出的激光光斑面積打在電池板上，垂直照射該電池板輸出電壓為 20mV為高電平。該測試對象效率為0.86,還需真空集熱管角度和位置以提高平均匯聚率，并 在調(diào)整后繼續(xù)檢測。
[0017] 所述入射角度為被測CPC2的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)一次反射鏡反射光線入射(圖 2中R0)至CPC開口（圖2中AB)時與CPC對稱軸（圖2中麗)的夾角（圖2中辦）。
[0018] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置，其特征在于包括CPC固定框架 (1)、被測CPC( 2)和集熱管(3)，在集熱管(3)上纏繞柔性薄膜太陽能電池裸片(4)，CPC固定 框架（1)上設(shè)有光桿框架巧），光桿框架巧）上設(shè)有滑車(7)和激光器(6)，滑車（7)通過同步 帶(8)和同步輪(9)與步進電機(10)連接，步進電機(10)驅(qū)動滑車(7)移動。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置，其特征在于 所述柔性薄膜太陽能電池裸片(4)，功率為0.抓，電壓為1.5V。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置，其特征在于 所述光桿框架巧）由Φ 8mm鍛銘光軸組成，表面粗糖度含0.8，硬度HRC62 ± 2，不易彎曲； 所述光桿框架巧）由Φ 8mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置，其特征在于 所述Φ 8mm鍛銘光軸公差-5皿至-14皿。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置，其特征在于 所述激光器(6)的光斑調(diào)節(jié)范圍為2-5mm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置的 測量方法，其特征在于包括W下步驟： A、 將滑車（7)移至被測CPC(2)-端，調(diào)節(jié)激光器(6)發(fā)出光斑入射角度6=0°入射被測 CPC(2)開口； B、 步進電機（10)帶動滑車口)沿被測CPC(2)沿寬度方向往返移動； C、 滑車（7)從被測CPC(2)-端移至另一端為1次，滑車(7)往返移動N次后，記下激光器 (6)發(fā)出光斑反射至柔性薄膜太陽能電池裸片(4)后出現(xiàn)高電平次數(shù)M，M除WN即為被測CPC 在該入射角下的匯聚率； D、 調(diào)節(jié)激光器(6)變換入射角面為10°、20°、30°或40°，重復(fù)上述步驟，計算得出不同入 射角下的被測CPC(2)匯聚率，將0°、10°、20°、30°和40°等5個匯聚率相加計算出平均匯聚 率。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置的測量方法， 其特征在于所述步驟D中柔性薄膜太陽能電池裸片(4)在全黑暗狀態(tài)下，使用80mW、532nm的 綠色激光器發(fā)出的激光光斑面積打在電池板上，垂直照射該電池板輸出電壓為20mV為高電 平。
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能幾何光學(xué)效率測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)用CPC匯聚率的測量裝置與方法。包括CPC固定框架、被測CPC、柔性薄膜太陽能電池裸片和集熱管，在集熱管上纏繞柔性薄膜太陽能電池裸片，CPC固定框架上設(shè)有光桿框架，光桿框架上設(shè)有滑車和激光器，滑車通過同步帶和同步輪與步進電機連接，步進電機驅(qū)動滑車移動。本發(fā)明通過建立檢測設(shè)備可以精確計算不同入射角下的被測CPC匯聚率，進而得出平均匯聚率。平均匯聚率直接決定CPC匯聚率對提高光熱轉(zhuǎn)換效率，評價真空集熱管排布是否理想并指引工作人員調(diào)節(jié)角度和位置，通過本檢測設(shè)備不斷測定修正真空集熱管角度和位置，能夠保證真空集熱管接收到更多的太陽光線，大幅提高產(chǎn)品工作效率。
【IPC分類】G01M11/02
【公開號】CN105571837
【申請?zhí)枴緾N201610155030
【發(fā)明人】范多旺, 馬軍, 王成龍, 鞏景虎, 范多進, 牛小山, 孔令剛
【申請人】蘭州大成聚光能源科技有限公司, 蘭州大成科技股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月18日