复合抛物面聚光器(CPC)截短对其性能的影响

复合抛物面聚光器应用于光散射通信的研究
近年来，随着科技的发展，光散射通信技术在无线通信、多媒体
服务等领域发挥着越来越重要的作用。

为了提高光散射通信系统的性能，如发送功率、传输距离等，光聚光技术被广泛用于光散射通信。

但是传统的正反面射频抛物面聚光器由于面板太薄而无法解决光纤传
输距离较远的问题，因此被广泛应用于二维聚光器中。

为了解决上述
问题，研究人员提出了复合抛物面聚光器。

它由多层抛物面组合而成，可突破单层抛物面聚光器的性能，达到光聚焦能力、聚光角度和发射
功率等更优异的表现，可有效提高光散射通信系统的传输距离。

复合
抛物面聚光器的开发，将有助于在光散射通信领域探索更大、更远的
可能性。

复合抛物面聚光器的性能分析和应用研究太阳能作为新能源,具有取之不尽用之不竭、绿色无污染等许多优点,但同时也具有能量密度小、光束质量差等问题。

如果我们用一个绝对黑体来吸收地表的太阳辐射能,达到热平衡时的温度大约为91℃,略低于水的沸点,在许多应用中(例如太阳能泵浦激光器、聚光类太阳能热发电等),温度为91℃的热源的热动力效率很低,而若想要得到一个有效的温度(例如不小于300℃)用于产生能量,我们需要对太阳能进行高倍聚光。

一般我们想到的聚光方法是采用成像光学系统对太阳光进行成像聚光,但是实际的成像光学系统由于像差的存在,不能有效地实现最大倍数的聚光。

在光学系统中,成像和聚光是此消彼长的,只有放弃成像需求才能获得更高的聚光比,于是非成像聚光器应运而生。

这类聚光器如果用于成像时,将会有非常大的像差;用于聚光时,远比成像系统更高效,并且可以通过特殊设计达到或者接近理论极限。

本论文针对非成像光学聚光器中一个很典型的示例——复合抛物面聚光器,进行了性能分析;鉴于其优秀的聚光特性,本论文对复合抛物面聚光器的应用展开了一系列拓展性研究。

首先介绍和分析了复合抛物面聚光器的结构特征和聚光性能,并给出了它在太阳能高倍聚光方面的应用:将复合抛物面聚光器与传统的成像聚光器组合,可以达到高倍聚光的目的。

采用的技术路线是:将复合抛物面聚光器安置于抛物面镜的焦点处,并且满足复合抛物面聚光器的入口尺寸等于抛物面镜对入射光束成像的光斑大小、复合抛物面聚光器的最大接收角等于抛物面镜焦点处光束张角的一半。

这样的两级聚光系统非常适用于太阳能泵浦激光器等领域。

然后提出了复合抛物面聚光器在大型化方面的应用:设计了一个环形复合抛物面聚光器,加装到塔式太阳能热发电系统中的聚光环节,可以提高系统的发电效率。

塔式太阳能热发电系统的发电效率是集热效率和热机效率的乘积,而提高系统的聚光比可以提高系统的集热效率,从而提高发电效率。

现有的提高聚光比的两种思路是增加定日镜的数目或提高定日镜的跟踪精度,但是这两种方法的成本高而且后者技术难度高,所以本论文设计了一个环形复合抛物面聚光器,通过将它安装在集热塔顶部进行二次聚光来提高聚光比。

跟踪式复合抛物面聚光太阳能集热器光学性能模拟王银峰;张鑫;陈海军;朱跃钊【摘要】构建了聚光比为2.3的曲柄连杆跟踪式复合抛物面聚光(CPC)太阳能集热器.改进了太阳入射角模型,推导了太阳入射角公式,并建立了集热器的光学效率模型.分析了不同太阳入射角下CPC集热器的聚光行为,考察了春分、夏至、秋分和冬至日的太阳入射角变化规律,比较了不同放置方式和跟踪模式下CPC集热器的光学性能.模拟得到横向投影角(θt)是影响CPC集热器光学性能的主要因素,θt为-23.5°～23.5°时,入射角修正因子(IAM)达到0.95～ 1.14;跟踪可有效缩小θt,使CPC集热器均处于高效聚光状态.采用间歇跟踪即可获得较高的光学性能.对于该CPC集热器在南京地区采用南北放置三点间歇跟踪模式光学性能最佳,日均能量密度最大值约为1.122 kW/m2,不同节气下的日均能量密度比南北放置连续跟踪时高5％,达到固定模式的1.86～2.37倍.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(037)005【总页数】8页(P53-60)【关键词】跟踪式CPC;光学性能模拟;入射角修正因子;能流密度;间歇跟踪【作者】王银峰;张鑫;陈海军;朱跃钊【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏省过程强化与新能源装备技术重点实验室,江苏南京211800;浙江大学化学工程与生物工程学系,浙江杭州310000;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏省过程强化与新能源装备技术重点实验室,江苏南京211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏省过程强化与新能源装备技术重点实验室,江苏南京211800【正文语种】中文【中图分类】TK513复合抛物面聚光(CPC)太阳能集热器具有较高的集热品位和集热效率,已被广泛用于太阳能热制冷、供热供暖和海水淡化等系统[1-4]。

提升CPC集热器集热性能的关键之一在于延长其有效聚光时间。

复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置性能研究摘要：高效利用太阳能是减小碳排放和降低能耗的有效方法之一。

地球表面接收的太阳辐射能大多小于1000W/㎡，难以满足现有工农业用能需求，通过先进的太阳能捕获技术可提高输出热能品位，实现产业化应用。

早在1974年，Winston根据边缘光学原理设计的复合抛物面聚光器，有效提高了聚光器内接收体表面的能流密度和输出热能的品位，同时CPC也因其具有接收半角大、可吸收部分散射辐射、对跟踪精度要求低等特点，受到研究人员广泛关注，并对其开展了系列研究，为该技术的实际应用提供了理论参考和试验数据。

关键词：复合抛物面；聚光；太阳能引言目前基于CCD的光电传感器、摄像头、数码相机等一般采用有线、串行总线等方式实现数据通信，也有采用WiFi实现无线通信的。

对于有基础设施及网络覆盖的生活区、工作区采用有线或无线局域网WiFi方式实现通信即可，但对于野外工作环境恶劣，没有基础设施也没有网络覆盖的区域，很难使用该类传感器。

比如野生动物视频采集应用场景中，布线需要高昂的成本，并且施工难度大。

1复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置测试系统复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置是在复合抛物面聚光器入光口玻璃盖板下布置由4块光伏组件板背相对组成的两组双面光伏组件，对称布置于装置内，光伏组件表面与玻璃盖板法线平行，长度与装置长度相当。

装置东西方向水平放置，入光口正南朝向，可手动调节入光口以保证正午时分太阳光正入射，装置内焦斑位置固定放置内嵌黑色接收体的单层玻璃管。

当太阳光线入射偏角小于装置接收半角时，入射光线经装置反射后汇聚到位于其焦斑位置单层玻璃管内，被内嵌于其中的接收体接收，并与循环空气介质换热，达到对循环空气加热升温、对外输出热能的目的，实现复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置的聚光集热功能。

当太阳光线入射偏角大于装置接收半角时，经装置反射后未汇聚到单层玻璃管内接收体上的入射光线，在逸出装置过程中被光伏组件接收，发生光电转化并对外输出电能，所产生的电能可用于驱动系统中风机等设备。

复合材料微观缺陷对性能的影响在当今的材料科学领域，复合材料因其优异的性能而备受关注。

然而，在复合材料的制备和使用过程中，微观缺陷的存在往往不可避免。

这些微观缺陷看似微不足道，却能对复合材料的性能产生显著的影响。

首先，我们来了解一下什么是复合材料的微观缺陷。

简单来说，微观缺陷是指在材料微观结构中存在的各种不规则、不连续或不均匀的部分。

常见的微观缺陷包括孔隙、裂纹、界面脱粘、夹杂以及纤维的断裂和错位等。

孔隙是复合材料中较为常见的微观缺陷之一。

孔隙的存在会降低材料的密度，从而影响其力学性能。

例如，在承受拉伸载荷时，孔隙周围容易产生应力集中，导致材料过早发生断裂。

而且，孔隙还会降低材料的热导率和电导率，这在一些对热管理和电性能有要求的应用中可能会带来严重问题。

裂纹也是一种令人头疼的微观缺陷。

裂纹的产生可能源于材料制备过程中的内应力，或者在使用过程中由于疲劳、冲击等因素导致。

一旦裂纹形成，它会迅速扩展，极大地削弱材料的强度和韧性。

尤其是在承受动态载荷的情况下，裂纹的扩展速度可能会加快，使材料在短时间内失效。

界面脱粘是复合材料中另一个关键的微观缺陷。

复合材料通常由两种或多种不同性质的材料组成，它们之间的界面起着传递载荷和协调变形的重要作用。

当界面结合不良，出现脱粘现象时，材料的整体性能将大打折扣。

例如，在纤维增强复合材料中，如果纤维与基体之间的界面脱粘，纤维就无法有效地承担载荷，从而导致材料的强度和刚度下降。

夹杂也是不容忽视的微观缺陷。

夹杂可能是在材料制备过程中混入的杂质颗粒，或者是反应生成的副产物。

这些夹杂会破坏材料的微观结构均匀性，引起局部应力集中，降低材料的疲劳性能和耐腐蚀性能。

纤维的断裂和错位同样会对复合材料的性能产生负面影响。

纤维在复合材料中通常起着主要的承载作用，如果纤维发生断裂或错位，材料的强度和刚度将大幅降低。

那么，这些微观缺陷是如何影响复合材料的性能的呢？从力学性能方面来看，微观缺陷会导致材料的强度、刚度、韧性和疲劳寿命下降。

CPC在中高温太阳能集热器中的应用与设计作者：廖乃雄陈焕懿来源：《科技创新与应用》2014年第32期摘要：在太阳能中高温热利用中普通的太阳能集热器难以达到100℃以上温度，必须通过聚光来实现中高温集热器。

复合抛物面（CPC）是一种非成像低聚焦度的聚光器。

文章根据边缘光线原理，给出复合抛物面聚光器的曲线方程，并结合实例介绍一种复合抛物面（CPC）的设计方法。

关键词：复合抛物面（CPC）；热管式真空管；中高温太阳能集热器前言随着发展中国家工业大幅扩张，消耗的蒸汽数量增长迅速，由此造成的环境问题如CO2、SO2等温室气体排放、氮氧化物等有害气体的污染日益加重；另一方面，国际原油价格的飙升，使企业生产成本急剧增加。

从环境、社会经济的可持续发展角度来说，既环保又采之不尽的太阳能中高温热利用成为必然趋势。

中高温蒸汽是指温度范围在100～300℃的蒸汽，在工农业生产中有着广泛的应用。

在太阳能中温应用领域中，由于非聚光集热器很难达到较高的温度，而抛物面聚光器又需要复杂的跟踪系统，价格昂贵，因此复合抛物面聚光器（CPC）有着广泛的应用前景。

1 复合抛物面（CPC）的设计1.1 复合抛物面（CPC）的特点在太阳能中高温热利用中普通的太阳能集热器难以达到100℃以上温度，必须通过聚光来实现中高温集热器。

复合抛物面（CPC）是一种非成像低聚焦度的聚光器，具有以下特点：（1）由于它有较大的接收角，故在运行时不需要连续跟踪太阳能，它的聚光比可达到在10以内，当聚光比在3以下时可做成固定式装置；（2）可接收直射太阳能辐射和部分散射辐射，并能接收一般跟踪聚光器所不能接收的"太阳能周围辐射"；（3）复合抛物面（CPC）的聚光面型加工精度要求不严格，将其应用在太阳能集热器中，可降低成本。

复合抛物面（CPC）型热管式中高温太阳能集热器采用外聚光方式，以热管式真空管作为吸收体，在热管式真空管外增加了复合抛物面聚光反射器（CPC），使集热效率得到大幅度提高，温度可达100～250℃。

复合抛物面聚光集热器（CPC ）的型线设计陆高林，郭廷玮，寿 健，高纪庆，高纪凡常州天合光能有限公司新能源研究院，常州，213022摘要设计CPC 复合抛物面聚光集热器的型线时，首先应考虑的是聚光效果和制造成本。

本文从渐开线和抛物线方程入手详细计算了不同采光半角，不同截取高度H 对应的复合抛物面的聚光比及型线的长度和反射面的面积，得出了对设计有具体指导意义的有用结论。

关键词：CPC 复合抛物面、采光半角、截取高度、反射面积。

复合抛物面太阳能聚光器（CPC ）属于太阳能中温(100~200)C C ︒︒热利用技术，这种技术可应用于太阳能蒸饭、烧开水以及太阳能制冷和空调、纺织工业、化学工业制纸、木材加工，贵重药材干燥等领域，具有非常广阔的应用前景。

而普通的集热器在工作温度达到100C ︒时，效率变得非常低，因此中温太阳能热利用应当采用聚光集热系统。

CPC 不需要跟踪装置，只需要每年按不同季节4次调整倾角，就可以获得最大的聚光比。

所以安装方便、维护简单、不容易出现故障。

因此，20世纪70年代美国科学家A.Rabl 和Winston [1-3]正式定名CPC 聚光集热器以来就有许多科学家进行了大量的研究工作，但是，到目前为止，这种太阳能聚光装置应用并不广泛，其主要原因是成本较高，本文的目的就是针对在满足设计温度的条件下如何选择线型，减少反射面面积，从降低聚光反射器的成本的角度来讨论CPC 的设计。

复合抛物面太阳能聚光器（CPC ）的聚光比大约在10以内。

其结构如图1所示。

它是由吸热管内管为基圆的渐开线外接抛物线构成，中心位置设置一58φ的全玻璃真空吸热管。

在聚光集热器型线的下部是一段以吸热圆为基圆的渐开线，由于渐开线任一点的法线都与基圆相切，故入射在渐开线构成的反射面上的光线都会反射到吸热圆上。

与渐开线相接的是抛物线部分，根据光线聚焦原理，在max θ（采光半角）范围内，入射的光线都会汇聚到一特定的焦线上。

复合抛物面槽式光伏聚光器性能研究于苗苗;李承书;侯静;贾柠泽;郑宏飞;常泽辉【摘要】文章提出了一种复合抛物面槽式光伏聚光器,介绍了该聚光器的工作原理,利用Solidworks软件对其进行三维建模,并通过光学仿真软件对不同入射偏角、光伏组件不同安装位置时接收体表面的光线接受率和聚光效率进行计算.该课题组搭建了复合抛物面槽式光伏聚光器试验台,对该光伏聚光器的输出电功率进行了测试和对比分析.结果表明:当复合抛物面槽式光伏聚光器径向入射偏角的变化范围为0～7°时,光线接受率为99.35％～60.49％;聚光效率随轴向入射偏角的增大呈线性降低的变化趋势;光线接受率和聚光效率随光伏组件与入射光之间夹角的增大而降低;在自然天气条件下,复合抛物面槽式光伏聚光器的输出电功率约为相同测试条件下平板光伏组件的2倍.%This paper presents a novel trough compound parabolic concentrating photovoltaic (CPV) collector.The performances of CPV have been studied via both optical calculation and experiment.A 3D model of the CPV supported with Solidworks software was used to analyze the raying tracing of the double-flat-plate solar cells.The distribution of the concentrated light can be visualized.The relationship between the optical efficiency of the CPV and the incident angle,installation position was investigated.In addition to theoretical analysis,a CPV collector was constructed,and experiments for CPV collector are carried out.The results indicate that the overall ray's receiving rate of 99.35％～60.49％ are obtained with radial incidence angles of 0～7 °.The ray's receiving rate and optical efficiency decreases with the increase of the angle between cell andincident light.In the outdoors experiment,the output power of the CPV is about 2 times of the fiat-plate solar cell.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2016(034)008【总页数】5页(P1107-1111)【关键词】光伏;复合抛物面;聚光器;电功率【作者】于苗苗;李承书;侯静;贾柠泽;郑宏飞;常泽辉【作者单位】内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古建筑职业技术学院机电与暖通工程学院,内蒙古呼和浩特010070;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TK519地球表面接收到的太阳能可完全满足人类的生产、生活需求，然而如何低成本、高效率地利用太阳能却成为了一项重要研究内容[1]。

基于SolTrace的线性菲涅尔式聚光器建模与仿真马军;王成龙;夏养君【摘要】利用几何光学原理推导了线性菲涅尔式聚光器在SolTrace软件中建模所需参数的计算公式,给出了建模方法.结果表明,对于反射镜列数为21列、宽度为0.38m、长度为4 m,复合抛物面聚光器(CPC)最大接受半角为45°,接收器距反射镜所在平面5.3m的线性菲涅式聚光器,随着太阳入射角的增大,集热管表面能流密度逐渐增大且分布更均匀;当太阳入射角大于40°后,能流密度和均匀度趋于稳定;CPC 为渐开线+cusp reflector曲线比渐开线+抛物线的集热管表面能流密度更大且分布更均匀.该结果对线性菲涅尔式聚光器的推广应用具有指导意义.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】5页(P676-680)【关键词】线性菲涅尔式聚光器;SolTrace软件;建模与仿真;能流密度;均匀度【作者】马军;王成龙;夏养君【作者单位】兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心,甘肃兰州730070;兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃兰州730070;兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心,甘肃兰州730070;兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TN29;TM615引言太阳能作为一种理想的可再生能源已备受关注，但是能流密度低，提高利用效率的关键是先聚光再利用[1]。

根据聚光形式，太阳能聚光系统主要有槽式、线性菲涅尔式、塔式和碟式等[2-5]。

线性菲涅尔式聚光器主要由反射镜场、接收器、太阳跟踪控制装置三部分构成，具有结构简单、风阻小、成本低、土地利用率高等优点，正逐渐在大规模电站中得到应用[6-8]。

Sharma V等[9]推导出了线性菲涅尔式聚光器在任意时刻的余弦效率、末端损失效率和阴影与遮挡效率的表达式。

CPC设计原理
张胜柱;崔文学
【期刊名称】《太阳能》
【年(卷),期】2004(000)005
【摘要】本文介绍一种复合抛物面聚光器(Comound Parabolic Coilector简称CPC)的设计方法。

通过建立聚光器模型，引入边缘光线原理，并结合设计实例，导入曲线参数方程，对CPC的设计原理做一下简单描述。

【总页数】3页(P41-43)
【作者】张胜柱;崔文学
【作者单位】山东皇明太阳能有限公司;山东皇明太阳能有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK5
【相关文献】
1.多速率POS测试CPCI模块设计原理及方法 [J], 段美霞
2.藻蓝蛋白裂合酶CpcS1与CpcT1的复合物初步研究 [J], 张娟;夏坤;苏紫君;周明
3.Lyase Activities of Heterologous CpcS and CpcT for Phycocyanin Holo-β-subunit from Arthrospira platensis in Escherichia coli [J], YI Junjie;XU Di;ZANG Xiaonan;YUAN Dingyang;ZHAO Bingran;TANG Li;TAN Yanning;ZHANG Xuecheng
4.Understanding the CPC—The CPC Through the Lens of Foreign Observations [J],
5.凌华科技推出6U CPCI单板计算机cPCI-6841和cPCI-6842 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

组合式复合抛物面聚光器设计及其光伏实验研究的开题报告注：本文中的开题报告仅供参考，具体要求请参考导师所给出的要求和模板。

一、题目：组合式复合抛物面聚光器设计及其光伏实验研究二、选题背景及意义：随着能源危机和环境问题的日益加剧，太阳能作为一种可持续发展的清洁能源被广泛关注和研究。

太阳能聚光发电技术具有高效、环保、可靠等优点，已经成为太阳能领域的热点研究方向。

而太阳能聚光器作为太阳能聚光系统中的核心部件，其性能直接关系到聚光发电系统的效率和成本。

当前，常用的太阳能聚光器种类主要有平面聚光器、抛物面聚光器、反射聚光器和透镜聚光器等。

然而，以上聚光器都存在着一定的缺陷和限制，如平面聚光器聚光效率较低、工作温度过高等；抛物面聚光器容易受到天气条件和太阳位置的影响；反射聚光器和透镜聚光器制造复杂、成本较高等。

因此，研究一种性能较优的太阳能聚光器显得尤为重要。

针对以上问题，本文将设计一种组合式复合抛物面聚光器，以此提高太阳能聚光系统的效率和稳定性。

同时，本文将对组合式复合抛物面聚光器进行光伏实验研究，验证其在太阳能聚光发电领域中的应用潜力。

三、研究内容和目标：（1）设计与优化组合式复合抛物面聚光器的结构和参数，提高其聚光效率和稳定性。

（2）制作组合式复合抛物面聚光器样机并进行光学测试，分析其光学性能和适用范围。

（3）搭建太阳能聚光系统并利用组合式复合抛物面聚光器进行光伏实验研究，评估其在太阳能聚光发电领域中的应用潜力。

（4）对研究结果进行分析和总结，提出进一步改进和研究方向，为太阳能聚光发电技术的发展提供有价值的参考意见和建议。

四、研究方法和步骤：（1）文献调研：对太阳能聚光器和组合式复合抛物面聚光器的相关知识和研究现状进行深入了解和分析。

（2）设计与优化组合式复合抛物面聚光器的结构和参数，采用光学模拟软件进行模拟计算和优化。

（3）制作组合式复合抛物面聚光器样机并进行光学测试，利用光谱仪、太阳辐射计等仪器对其光学性能进行测试和分析。