菲涅尔太阳能发展概述
柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率
柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率近年来，随着可再生能源的日益重要和普及，太阳能作为清洁能源的代表之一，受到了越来越多的关注。
而柱面菲涅耳太阳聚光透镜作为太阳能光伏发电的关键技术之一，其光学设计和光学效率更是备受关注。
柱面菲涅耳太阳聚光透镜是一种特殊的光学元件，能够将太阳光集中到光伏电池上，从而提高光伏电池的发电效率。
它通常由一系列的柱面透镜组成，每个透镜都具有柱面和菲涅耳镜面结构，能够使入射的太阳光线集中聚焦。
而光学设计和光学效率则是其关键要素，直接影响着整个发电系统的性能和效益。
在进行柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计时，需要考虑诸多因素。
首先是透镜的材料选择，需要具有良好的耐候性和光学性能，能够准确地折射和聚焦太阳光。
其次是透镜的结构设计，柱面和菲涅耳镜面的曲率和尺寸需精确计算，以确保太阳光线能够被高效地聚焦。
最后是透镜的安装和调整，需要考虑光照条件和光伏电池的位置，以实现最佳的光学效果。
光学效率则是衡量柱面菲涅耳太阳聚光透镜性能的重要指标之一。
它直接反映了透镜将太阳光聚焦到光伏电池上的效率，影响着整个光伏发电系统的发电量和经济效益。
提高光学效率需要从多个方面着手，包括透镜的光学设计、材料的选择和加工工艺等。
还需要考虑透镜在不同季节和天气条件下的性能表现，以确保其在各种环境下都能发挥最佳的光学效果。
在我看来，柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率是一个充满挑战和机遇的领域。
通过不断的研究和创新，我们可以改进透镜的结构和材料，提高其光学性能和光学效率，从而更好地应用于太阳能光伏发电领域，推动可再生能源的发展和利用。
总结而言，柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率是太阳能光伏发电技术中不可或缺的重要环节。
通过深入研究和全面评估，我们可以不断优化其性能，提高光伏发电系统的发电效率和经济收益，为清洁能源的可持续发展做出贡献。
希望未来能有更多的科学家和工程师投入到这一领域，共同推动太阳能技术的进步和发展。
菲涅尔式太阳能光热电站经济性分析
·353·
了成本高昂的抛物曲面镜，虽然其光学效率低于槽 式系统，但是其成本低廉，占地面积小，制造工艺简 单，运行维护成本低，这使其越来越受到关注。杜春 旭等［4］探讨了减小镜场阴影和遮挡损失的方法，得 到了东西向布置系统无阴影遮挡损失时的镜场设计 方法，文献［5］分 析 了 不 同 反 射 镜 型 式、瞄 准 位 置、 形面误差以及地理位置等对系统光学性能的影响规 律，优化了反射镜几何参数与瞄准位置，文献［6］分 析了菲涅尔式太阳能辅助燃煤发电系统 ( 耦合系 统) 在燃料减少型和功率增大型两种运行模式下的 热力性能。但目前由于其技术发展不成熟，工作效 率偏低，发展历史较短，装机容量占比小，目前处于 示范工程研究阶段，而且公开发表的投资成本数据 较少，对菲涅尔式光热发电的经济性研究不足，国内 研究机构尚没有针对菲涅尔式太阳能热发电站的成 本电价分析实例。2012 年 10 月，华能集团依托华 能海南南山电厂建成了我国首个菲涅尔式太阳能光 热混合发电项目，并成功投入运行，成为我国首个实 现发电上网蒸汽 温 度 超 过 400℃ 的 太 阳 能 光 热 电 站［7］。
LIU Ming － yi，QI Hai － qing，ZHENG Jian － tao，XU Hai － wei，CAO Chuan － zhao，XU Yue，XU Shi － sen ( Huaneng Clean Energy Research Institute，Beijing 102209，China)
第 34 卷，总第 198 期 2016 年 7 月，第 4 期
菲涅尔透镜提高太阳能利用率的研究
菲涅尔透镜提高太阳能利用率的研究人类对太阳能的利用已有悠久的历史，我国早在战国时期就有人通过用金属做成的凹面镜聚焦太阳光来点火，以后又发展到了用玻璃放大镜来聚光取火(¨．随着经济和科学技术的发展，能源短缺和环境污染带来的一系列问题呼吁开发可再生能源，最具可持续发展理想特征的太阳能光伏发电将进入人类能源结构并成为基础能源的重要组成部分。
但是太阳能光伏发电的成本高达普通煤电成本的6至8倍，如此高的成本很难使其得到普遍推广．因此，提高太阳能的利用效率、降低成本是目前太阳能光伏发电的主要研究方向。
其中，降低太阳能电池发电成本的有效途径之一是用聚光太阳能电池来减少给定功率所需的电池面积，并用比较便宜的聚光器来部分代替昂贵的太阳能电池．在这种系统中，太阳能电池的费用只占系统总费用的-d,部分，所以可以采用工艺先进、效率更高而价格较贵的电池来提高整个系统的性能。
目前可用于提高太阳能利用率的聚光器主要有反射式和折射式两类，本文主要研究折射式聚光器一菲涅尔透镜．3菲涅尔透镜3．1菲涅尔透镜的结构和特点菲涅尔透镜是由平凸透镜演变而来的，是一面刻有一系列同心棱形槽的轻薄光学塑料片，如图1所示．其每个环带都相当于一个独立的折射面，这些棱形环带都能使入射光线会聚到一个共同的焦点上。
因此，消球差是菲涅尔透镜的固有特点。
普通的菲涅尔透镜是具有正光焦度的平面型透镜，其中一个面为棱形槽面，另一个面是平面．这种透镜结构简单，加工方便。
另一种形式为弯月型，即它的基面为曲面，其优点是为消像差增加了自由度，对提高成像质量有利，但工艺较。
菲涅尔透镜的棱形槽一般为每毫米2到8个槽，精密型的可达到每毫米20个槽左右．这样，菲涅尔透镜便完全有可能同以衍射极限为分辨力的一般透镜相比拟。
通常，菲涅尔透镜在整个直径范围内的厚度基本相同，所以使用它可以节省材料，减轻重量，还可减少光吸收作用。
与传统的光学玻璃透镜相比，菲涅尔透镜用于太阳能电池聚光的优点是：①体积小，重量轻，价格便宜，用很少的原料便可得到较大口径的透镜；②加工方便，不易脆裂，“光学记忆力”好；④透光率高，实际上可达到o．85以上(考虑了反射损失和制造缺陷的影响)；④适当设计齿的角度，如采用变焦距技术，可使电池上的光强分布合理，这是其它聚光镜难以做到的；⑤透镜本身就是电池外罩的一部分，可以保护电池，聚光束被包括在一个封闭的罩子里，可防止意外烧伤人体和灼伤眼睛，防止可燃物碎片落入聚光器引起火灾；⑥散热效果好，采用菲涅尔透镜的聚光系统的散热器位于电池外罩的阴影里，不会被太阳直射，便于散热．电池温度低，效率也就高．⑦保养清扫方便，电池无需清扫，如采用齿面向电池的透镜，上面的积尘也很容易清除．⑧有一定的强度和韧性，能经得起砂、石的打击．3．2菲涅尔透镜的成像特性比较起来，菲涅尔透镜的成像质量普遍不如传统光学透镜．在平行光垂直入射的情况下，在其焦面上能得到一个无像差的会聚点，但轴外点的像差则较大．作为准直透镜，表现在物方焦平面上轴外一点发出的光线经过透镜后不是绝对的平行光，而是有一定空间发散角的光．作为聚光透镜则表现为斜入射平行光经过透镜后得到的不是一个理想无像差会聚点，而是一个有一定大小的弥散斑．倾斜的角度越大，弥散斑就越大．4用菲涅尔透镜提高太阳能利用率的实验4．1实验描述本实验采用长为32cm、宽为25cm的点状菲涅尔透镜来聚光，用型号为ZDS-10H的数字照度计来测量照度，该照度计的光接收区域是一个直径为4cm的圆．由于太阳光的照度超过了该照度计的量程，本实验通过在光接收器上遮纸的办法进行光衰减，并通过在视场角为0。
菲涅尔结构说明
菲涅尔结构说明1. 引言菲涅尔结构是一种常见的光学结构，常用于光学元件和器件中。
它由多个等间距、且具有特定形状的微结构组成，可用于改变光波的传播方向、调制光的相位和振幅等。
菲涅尔结构在各个领域都有广泛的应用，如摄影镜头、太阳能光伏电池、光纤通信等。
2. 菲涅尔结构原理菲涅尔结构的原理基于菲涅尔(Fresnel)衍射现象，即当光波通过物体边界时会发生衍射。
菲涅尔结构通过改变光波的相位和振幅分布，从而实现对光波的操控。
具体来说，菲涅尔结构是由一系列等距并且具有特定形状的微结构构成的，这些微结构通常被称为菲涅尔透镜或菲涅尔衍射型透镜。
它们由一系列环形梳状条纹组成，每个条纹被称为一个二级菲涅尔透镜。
每个二级菲涅尔透镜相比前一个透镜具有多一个波导边界，波导边界可以导引光波的传播方向。
当光波通过菲涅尔结构时，会发生多次菲涅尔衍射。
每个二级透镜都会引起光波的衍射，从而改变光的传播方向。
通过一系列连续的菲涅尔透镜，可以实现对光波的反射、折射、聚焦等效果，从而实现光学器件的功能。
3. 菲涅尔透镜的设计与制备设计和制备菲涅尔透镜是实现菲涅尔结构的关键步骤。
一般来说，菲涅尔透镜的设计过程包括以下几个方面：3.1 波长和工作波段菲涅尔透镜的设计需要考虑所使用的光波的波长和工作波段。
波长决定了菲涅尔透镜的尺寸和结构参数，而工作波段则决定了菲涅尔透镜的材料选择和制备工艺。
3.2 结构参数菲涅尔透镜的结构参数决定了透镜的形状、尺寸和性能。
常见的结构参数包括衍射孔径（Aperture）、周期（Period）等。
这些参数需要根据具体应用需求和设计要求进行选择和调整。
3.3 材料选择根据菲涅尔透镜的使用场景和性能要求，选择合适的材料也是设计的重要部分。
常用的菲涅尔透镜材料包括玻璃、聚合物和金属等。
3.4 制备工艺菲涅尔透镜的制备工艺也对其性能和成本影响很大。
制备工艺通常包括光刻、干法蚀刻、湿法蚀刻等步骤。
不同的菲涅尔透镜结构和材料可能需要采用不同的制备工艺。
菲涅尔式太阳能热发电
菲涅尔式太阳能热发电菲涅尔式太阳能热发电是一种利用太阳能来产生热能，并将其转化为电能的技术。
它基于菲涅尔透镜的原理，通过集光器将太阳光线集中在一个小区域上，使该区域温度升高并产生高温热能。
然后，这种热能可以用来产生蒸汽，驱动发电机发电。
菲涅尔透镜是一种特殊的透镜，其形状由一系列圆弧组成。
这种设计使得透镜能够将太阳光线聚焦在一个小区域上，从而增加了光线的强度和能量密度。
通过调整透镜的曲率和角度，可以达到最佳的聚光效果。
在菲涅尔式太阳能热发电系统中，太阳能光线首先通过镜面反射，然后通过透镜聚焦在集光器上。
集光器通常由大量透明的玻璃或塑料组成，用于将光线集中在一个小区域上。
当光线通过集光器时，它们会被聚焦在一个小区域上，使该区域的温度升高。
在集光器下方放置一个吸热体，吸热体可以是液体或固体。
当太阳光线聚焦在吸热体上时，吸热体的温度会急剧升高。
然后，这种高温热能可以用来产生蒸汽，驱动发电机发电。
菲涅尔式太阳能热发电具有许多优点。
首先，它是一种可再生的能源，太阳能不会枯竭。
其次，它是一种清洁能源，不会产生二氧化碳等有害气体。
此外，菲涅尔式太阳能热发电系统可以根据需求进行扩展，以适应不同规模的发电需求。
然而，菲涅尔式太阳能热发电也存在一些挑战和限制。
首先，它需要大量的空间来安装集光器和吸热体。
此外，太阳能光线的不稳定性也会对发电效率产生影响。
最后，成本也是一个重要的考虑因素，菲涅尔式太阳能热发电系统的建设和维护成本较高。
尽管存在一些挑战，菲涅尔式太阳能热发电仍然被认为是一种有潜力的清洁能源技术。
随着技术的进步和成本的降低，它有望在未来得到更广泛的应用。
通过利用太阳能来产生热能和电能，菲涅尔式太阳能热发电为我们提供了一个可持续发展的能源选择。
菲涅尔透镜最高温度
菲涅尔透镜最高温度引言菲涅尔透镜是一种特殊的光学元件，常用于聚焦太阳能以产生高温。
本文将探讨菲涅尔透镜的原理、设计和使用，以及如何提高其最高温度。
菲涅尔透镜原理菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯丁·让·菲涅尔于19世纪提出的。
它由一系列环形凸透镜组成，每个凸透镜都只有一小部分曲面。
这种设计使得菲涅尔透镜具有与传统透镜相比更大的有效面积。
当太阳光通过菲涅尔透镜时，它会被聚焦在一个点上，从而产生高温。
这是因为凸面将光线汇聚到一个小区域内，使能量密度增加。
利用这个原理，可以将太阳能转化为热能，并应用于多种领域，如太阳能发电、太阳能热水器等。
菲涅尔透镜设计要实现较高的最高温度，需要考虑以下几个关键因素：1. 材料选择菲涅尔透镜通常由透明的材料制成，如玻璃或塑料。
为了提高最高温度，可以选择具有较高抗热性的特殊材料，如石英玻璃或高温塑料。
2. 凸透镜形状凸透镜的形状对最终聚焦效果有很大影响。
通常情况下，透镜的曲率半径越小，聚焦效果越好。
因此，在设计中可以尝试使用更陡峭的曲面来提高聚焦效果。
3. 透镜尺寸菲涅尔透镜的直径和厚度也会影响最高温度。
较大直径的透镜可以接收更多太阳光，并将其聚焦在一个小区域内。
而较厚的透镜可以更好地吸收和保持热量。
提高菲涅尔透镜最高温度的方法除了上述设计考虑因素外，还有几种方法可以进一步提高菲涅尔透镜的最高温度：1. 表面处理通过在菲涅尔透镜表面施加特殊涂层，可以增加光的吸收率和热导率，从而提高最高温度。
例如，使用具有较高吸收率的黑色涂层可以增加光能的转化效率。
2. 配合其他设备将菲涅尔透镜与其他设备结合使用，如对流散热系统或热能储存装置，可以进一步提高最高温度。
这些设备可以帮助透镜更好地吸收和利用热能。
3. 调整聚焦距离通过调整菲涅尔透镜与聚焦点之间的距离，可以改变聚焦效果。
通过找到最佳聚焦距离，可以使透镜在不同条件下实现最高温度。
应用领域菲涅尔透镜的高温特性使其在许多领域得到应用：1. 太阳能发电将菲涅尔透镜用于太阳能发电系统中，可以将太阳光聚焦在光伏电池上，从而提高发电效率。
菲涅尔式太阳能集热系统性能研究
南山电厂太阳能热发电系统为我国首个菲涅尔 式直接蒸汽太阳能混合发电系统，现已成功投入运 行。实际运行试验表明，在直接辐射强度为
６６０
Ｗ／ｍ２时，该机组热功率达到了１．６ ＭＷ，预计
ｔ，
年发电量可达到１００万ｋＷ・ｈ，年节省标煤４５０ 减排ＣＯ。总量达９００
ｔ。
［参
考
文
献］
［１］郑建涛，裴杰．我国聚光型太阳能热发电技术发展现状 ＥＪ］．热力发电，２０１１，４０（２）：８－９，２８．
ｔｈｅｒｍａｌ
ｐｏｗｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ １．５
ＭＷ，ｗｈｉｃｈ
ｃａｎ
ｐｒｏｄｕｃｅ ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｄ ｓｔｅａｍ ｗｉｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ３．５
ＭＰａ ａｎｄ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ４００℃．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １．０×１０６ ａｎｄ ａｂｏｕｔ ４５０
ｄｉｒｅｃｔ
ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｓｔｅｍ
３
结
论
光热转化效率主要取决于系统的光吸收率和热 损。由于采用了高吸收涂层，集热管的吸收率都超 过了９０％。集热器的热损包括对流换热和热辐射 ２部分。由于蒸发段集热器为密闭腔体，对流换热 属于自然对流换热，表面传热系数和表面积均为常 量，可通过试验进行测定，因此对流换热损失与集热 管和腔内空气的温差成正比。热辐射损失与壁温的 ４次方成正比，而管壁发射率和集热管表面积不变， 所以热辐射损失只与壁温相关。由于系统运行时， 在一定太阳辐照强度范围内通过控制工质流量可维 持其压力不变，所以蒸发段集热管壁温接近饱和温 度基本保持恒定，因而系统热损失变化很小。当太 阳辐射强度下降时，蒸发流量下降，热损失在集热场 入射光总功率中所占比重增加。 集热器的热损为：
菲涅尔式光热发电
菲涅尔式光热发电菲涅尔式光热发电是一种利用太阳能将光能转化为热能，并进一步转化为电能的技术。
它利用了菲涅尔透镜的特殊设计和光学原理，将太阳光聚焦到一个集热器上，使其温度升高并产生蒸汽，然后通过蒸汽驱动涡轮机发电。
这种发电方式具有高效、环保和可再生的特点，正逐渐成为新能源领域的热门技术。
菲涅尔透镜是菲涅尔式光热发电系统的核心组件之一。
它的设计灵感来自于法国物理学家奥古斯丁·菲涅尔，他研究了光的折射和反射规律，并提出了一种特殊的透镜形状，即菲涅尔透镜。
与传统的透镜相比，菲涅尔透镜的表面是由一系列圆环状或扇形的凸面组成，使得光线可以被集中和聚焦。
这种设计使得菲涅尔透镜具有更高的光聚焦效率，能够将更多的太阳光能量聚集到集热器上。
菲涅尔式光热发电系统通常由多个菲涅尔透镜和一个集热器组成。
透镜将太阳光线聚焦到集热器上，集热器中的工作介质（例如水或油）受热后产生高温蒸汽，然后通过管道输送到涡轮机上。
涡轮机被蒸汽推动转动，从而带动发电机产生电能。
这种方式既利用了太阳能的热能，又利用了机械能转化为电能的原理，实现了光能到电能的转换。
菲涅尔式光热发电具有多个优点。
首先，它是一种清洁能源，不会产生二氧化碳等温室气体和污染物。
其次，它具有高效率，可以充分利用太阳能，并将其转化为电能。
再次，菲涅尔式光热发电系统可靠性高，寿命长，维护成本低。
此外，它还具有灵活性，可以适应不同地理环境和能源需求。
菲涅尔式光热发电技术目前已经在全球范围内得到了广泛应用。
在一些阳光充足的地区，如美国、澳大利亚和中国的西北地区，菲涅尔式光热发电已经成为重要的可再生能源发电方式。
同时，一些发展中国家也开始关注和采用这种技术，以减少对传统能源的依赖，改善能源结构，促进可持续发展。
菲涅尔式光热发电技术的发展还面临一些挑战和问题。
首先，菲涅尔透镜的制造成本较高，需要使用精密的加工设备和材料。
其次，系统的设计和建设需要考虑到光照条件、地形地貌等因素，以确保系统的稳定性和发电效率。
太阳能光热发电技术及国际标准化概述
太阳能光热发电技术及国际标准化概述尹航;卢琛钰;汪毅;吴福宝;陈志磊;杜炜;李鑫;阎秦【期刊名称】《电器工业》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】3页(P58-60)【作者】尹航;卢琛钰;汪毅;吴福宝;陈志磊;杜炜;李鑫;阎秦【作者单位】机械工业北京电工技术经济研究所;机械工业北京电工技术经济研究所;中国电力企业联合会;中国电力科学研究院;中国电力科学研究院;国网电力科学研究院;中国科学院电工研究所;中国大唐集团新能源股份有限公司【正文语种】中文生态环境恶化和能源紧张使世界各国积极开发包括太阳能在内的新能源及可再生能源。
太阳能光热发电是太阳能利用的重要方向，具有电力输出相对稳定、对电网冲击较小等优点，配合储热更可实现长时间发电。
目前，槽式电站已有运行30多年的成功案例，光热发电的技术成熟度、稳定性和经济性已得到验证。
太阳能光热发电技术经历了自1991年的长时间停滞之后，近年来得到了很大发展。
据统计，截至2013年底，全球太阳能光热发电市场已投运装机容量达到约3320MW，主要集中在西班牙、美国两大传统市场以及西亚和北非地区；2013年新增装机容量约606MW，其中西班牙装机容量增长150MW，美国装机容量增长280MW，预计2014年仍将有很大增长。
沙特、南非、摩洛哥等新兴市场在建项目装机容量、规划装机容量及政府推动等因素的推动下，这三大市场和印度市场未来太阳能光热的装机容量将出现较大增长。
我国西北地区有较好的太阳能资源，但光热发电产业仍处于起步阶段，大多数仅是示范项目，商业电站仅有中控德令哈一期10MW项目于2013年建成。
太阳能光热发电从技术研发到电厂建设包含许多级技术环节，这些环节都应有相应的规程和标准，以便在组件和系统水平上对术语和性能要求具有统一的理解。
目前国际上已有部分组件以及电厂的国家和国际标准，但特定组件和功能以及性能、测试方法等方面的标准仍存在缺失。
总体来看，太阳能光热发电领域的标准仍存在较大缺失。
菲涅尔式太阳能热发电
菲涅尔式太阳能热发电菲涅尔式太阳能热发电是一种利用太阳能来发电的新型技术。
它以太阳能热能为能源，通过反射和聚焦的方式将太阳光集中到一个热发电设备上，将光能转化为热能，再利用热能产生蒸汽，驱动发电机发电。
这种技术的核心是菲涅尔透镜，它是一种特殊形状的透镜，能够将太阳光线聚焦到一个点上。
菲涅尔透镜的设计使得它能够将太阳光线集中到一个小区域内，提高光能的利用率。
与传统的平板太阳能电池不同，菲涅尔式太阳能热发电技术更加高效，可以在相同的光照条件下产生更多的电能。
菲涅尔式太阳能热发电技术具有许多优点。
首先，它是一种清洁能源，不会产生污染物和温室气体。
其次，它的能源来源广泛，太阳能是一种无限可再生的能源，几乎全球各地都可以利用太阳能进行发电。
此外，菲涅尔式太阳能热发电设备的造价相对较低，维护成本也较低，因此在多个领域都具有广泛的应用前景。
菲涅尔式太阳能热发电技术已经在一些地区得到了实际应用。
例如，一些太阳能热发电站利用菲涅尔透镜将太阳能聚焦到一个集热器上，使其达到极高的温度，然后利用高温产生的蒸汽驱动涡轮发电机发电。
这种技术不仅可以为当地提供清洁能源，还可以创造就业机会，促进经济发展。
菲涅尔式太阳能热发电技术还有许多潜力待发掘。
科学家们正在研究如何进一步提高透镜的效率，以及如何将其应用于更多领域。
例如，一些研究人员正在探索将菲涅尔透镜应用于太阳能热水器和太阳能空调系统中，以提供更多的清洁能源选择。
菲涅尔式太阳能热发电技术是一种具有广阔前景的清洁能源技术。
它利用太阳能热能来发电，通过聚焦太阳光线来提高能源利用效率。
这种技术不仅环保，而且成本低廉，具有广泛的应用前景。
随着科学家们不断的研究和创新，相信菲涅尔式太阳能热发电技术将会在未来发挥更大的作用，为人类提供更多清洁能源选择。
菲涅尔式太阳能热发电
菲涅尔式太阳能热发电菲涅尔式太阳能热发电是一种利用太阳能进行热发电的技术，它采用了菲涅尔透镜来集中太阳光线，将其转化为热能，进而产生电力。
这项技术在传统光伏发电中的应用有所不同，它主要利用了太阳的热能，而非光能。
菲涅尔透镜是一种具有特殊设计的透光镜片，它能够对太阳光进行聚焦，将光线集中在一个小区域内。
这种透镜的设计灵感来源于法国物理学家奥古斯丁·菲涅尔，他在19世纪初期发现了透镜的聚焦效应。
菲涅尔式太阳能热发电就是利用了这种透镜的聚焦效应，将太阳光线集中到一个小区域内，从而产生高温热能。
菲涅尔式太阳能热发电的工作原理如下：首先，太阳能收集器将太阳光线聚焦到一个小区域内。
这个小区域内放置了一个吸收热能的材料，通常是液体。
当太阳光线聚焦到这个小区域时，材料会吸收光线的热能，温度会迅速升高。
接着，这个热能会被传导到一种工作介质中，如水或油，产生蒸汽。
最后，蒸汽会驱动一个涡轮机或发电机，将热能转化为电能。
菲涅尔式太阳能热发电相比传统光伏发电有一些优势。
首先，它可以在较小的面积上集中太阳光线，从而提高能量利用效率。
其次，由于采用了菲涅尔透镜，该技术可以在不直接接触太阳的情况下收集太阳能，降低了设备的损耗和维护成本。
此外，菲涅尔式太阳能热发电还可以与其他能源系统结合使用，如储能系统或传统发电系统，提高能源供应的稳定性和可靠性。
然而，菲涅尔式太阳能热发电也存在一些挑战和限制。
首先，由于透镜的设计和制造成本较高，该技术的投资成本相对较高。
其次，菲涅尔透镜对太阳光的追踪要求较高，需要配备精确的追踪系统，以确保透镜始终正确定位于太阳光的轨迹上。
此外，菲涅尔式太阳能热发电还受到天气条件的影响，如云层和雨水等会降低太阳光的强度，从而影响发电效果。
尽管如此，菲涅尔式太阳能热发电作为一种利用太阳能进行热发电的新技术，具有广阔的应用前景。
它可以应用于工业生产、城市供暖、海水淡化等领域，为人类提供更清洁、可持续的能源解决方案。
菲涅尔式光热发电
菲涅尔式光热发电菲涅尔式光热发电是一种利用太阳能来产生电力的技术。
它以菲涅尔透镜作为光聚焦装置，将太阳光线聚焦在一个小面积上，产生高温，进而转化为电能。
这种发电方式独特而高效，具有重要的应用前景。
菲涅尔透镜是一种特殊的透镜，它由许多薄而小的环形透镜组成，构成一个大的透镜。
这种透镜的特殊结构使得太阳光线可以更好地被聚焦，从而提高了光热转换的效率。
菲涅尔式光热发电系统通常由透镜、反射器、热媒介和发电设备等组成。
在菲涅尔式光热发电系统中，太阳光线经过透镜的折射和反射，被聚焦在一个小面积上。
这个小面积通常是一个热媒介管道，通过管道中的流体来吸收光热能量。
当流体被加热到一定温度后，它会被导入到发电设备中，产生高温和高压的蒸汽。
蒸汽通过涡轮机驱动发电机转动，产生电能。
菲涅尔式光热发电具有许多优点。
首先，它可以高效地利用太阳能资源，减少对传统能源的依赖。
太阳能是一种清洁、可再生的能源，使用菲涅尔式光热发电可以减少环境污染和温室气体的排放。
其次，菲涅尔式透镜的结构简单，制造成本相对较低，适合大规模应用。
此外，由于光热发电系统的热媒介可以储存热能，可以在夜间或阴天继续发电，增加了系统的可靠性。
菲涅尔式光热发电技术已经在一些地区得到了应用。
例如，西班牙的普拉达斯发电站是世界上最大的菲涅尔式光热发电站之一。
该发电站利用了菲涅尔透镜的特殊结构，将太阳光线聚焦在一个小面积上，产生高温蒸汽，驱动涡轮机发电。
这种发电方式不仅高效、可靠，而且对环境友好，受到了广泛的关注和认可。
菲涅尔式光热发电技术的发展还面临一些挑战。
首先，菲涅尔透镜的制造和安装需要耗费大量的资源和劳动力，如果不能实现规模化生产，造成的成本将很高。
其次，菲涅尔透镜的折射和反射效果受到天气条件的影响，如阴天或大风天气，可能会降低光热转换的效率。
因此，菲涅尔式光热发电技术还需要进一步的研究和改进。
菲涅尔式光热发电是一种高效利用太阳能的技术。
它以菲涅尔透镜作为光聚焦装置，将太阳光线聚焦在一个小面积上，产生高温，进而转化为电能。
线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统与锅炉结合供应生活热水设计研究
线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统与锅炉结合供应生活热水设计研究于矛;张志勇【摘要】介绍了线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统特点、热水系统的组成和系统运行分析,以及在洗浴热水系统中的运用.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2013(029)015【总页数】3页(P51-53)【关键词】线性菲涅尔式;太阳能;聚光集热系统;生活热水【作者】于矛;张志勇【作者单位】兰州交大设计研究院有限公司,甘肃兰州730070;兰州大成科技股份有限公司,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TK515随着经济社会的不断发展，能源需求与日俱增，化石能源存在污染日益严重且不可再生的问题，发展清洁的可再生能源势在必行。
太阳能储量丰富，是一种环保清洁的可再生能源，具有资源丰富、分布广泛、安全、清洁等优点。
另据估算，地球表面每年接收的太阳辐射量高达5.4×1024J，相当于1.8×10t标准煤。
若将其中的0.1%按效率5%转换为电能，则每年的发电量可达5600TWh，相当于目前全世界能耗约40 倍。
对于我国东经：78°1'～117°7'北纬：27°7'～47°4'范围内的大部分地区有着丰富的太阳能资源。
传统的生活热水制备通过消耗燃料或电能对自来水进行加热供应40～60℃的生活热水。
为了减少燃料的消耗，降低氮氧化物及其他污染物的排放，达到太阳能清洁能源的充分利用，将线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统和普通的锅炉结合作为热源，提供稳定的生活热水有着十分重要的意义。
1 线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统特点线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统汇聚太阳辐射并转化为热能，以导热油为介质，通过换热设备可以输出高品质蒸汽。
锅炉控制系统可以精确控制热源参数，满足实际需求。
如图1所示。
图1 线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统1.1 聚光系统线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统由抛物槽式聚光系统演化而来，可设想是将槽式抛物反射镜线性分段离散化，如图2所示。
菲涅尔透镜热量计算
菲涅尔透镜热量计算一、菲涅尔透镜热量产生的原理咱都知道，菲涅尔透镜是一种很神奇的光学器件，它能把光线汇聚起来。
那它在工作的时候为啥会产生热量呢？这主要是因为光线在穿过透镜和被透镜聚焦的过程中，有一部分能量会被透镜吸收。
打个比方啊，就好像我们晒太阳，太阳的能量照到身上，我们会感觉到热，透镜也类似，光线带来的能量有一部分就留在透镜里，变成了热量。
而且啊，不同材质的菲涅尔透镜对光线能量的吸收程度还不一样，像有些塑料材质的可能吸收得就多一些，产生的热量也就相对多一点。
二、影响菲涅尔透镜热量的因素这里面的因素可不少呢。
首先是光线的强度，光线越强，带来的能量就越多，那透镜吸收后产生的热量自然也就越多。
比如说在大太阳底下，透镜吸收的能量肯定比阴天的时候多。
还有就是透镜的材质，刚才也提到了，不同材质的吸收能力不同。
另外，透镜的厚度也有影响，一般来说，厚度越大，光线在透镜里传播的距离就越长，被吸收的能量也就可能越多，产生的热量也就相应增加。
再有就是透镜的聚焦效果啦，如果聚焦得很厉害，光线能量集中在一个小区域，那这个区域产生的热量就会比较高。
三、菲涅尔透镜热量的计算方法要计算它的热量，我们得先知道一些基本的参数。
比如说光线的功率P（单位是瓦特，W），这个可以通过测量光源的功率来得到。
然后还得知道透镜对光线能量的吸收率α（这个一般是通过实验或者查资料得到的，是一个小于1的数）。
假设光线照射透镜的时间是t（单位是秒，s），那么透镜吸收的能量Q吸就可以用公式Q吸 = P×α×t来计算。
而热量和能量在数值上是相等的（这里不考虑能量转化过程中的其他损失），所以透镜产生的热量Q也就等于Q吸。
举个例子啊，假如有一个光源的功率是100W，透镜的吸收率是0.2，照射时间是10s，那透镜吸收的能量Q吸= 100×0.2×10 = 200焦耳（J），也就是产生的热量Q是200J。
四、菲涅尔透镜热量计算的实际应用意义知道怎么计算热量可不光是为了做数学题哦。
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线性菲涅尔太阳能发展论文综述（张伟明，2013年4月25日）摘要：本文针对太阳能的利用，根据菲涅尔透镜原理，以及该原理特性设计的太阳能跟踪装置经行了简单的介绍和比较。
分析了单轴跟踪、双轴跟踪、极轴跟踪的优缺点。
针对基于光电控制的双轴跟踪系统经行了相关的调查研究，对其中的结构，控制机理有了比较系统的了解，其中主要包括软件控制部分和相关的硬件配置。
提出现有的研究缺少针对大规模的菲涅尔透镜阵列的控制，具有很高的经济应用价值和发展前景，对于现有的控制结构，如何能让其结合实际的情况，应用到实际的生产中。
这些都是有待解决的问题。
除此，针对菲涅尔太阳的研究还有针对集热器，布置方式的优化，大规模发电应用存在的问题经行了相关了解。
关键词：菲涅尔透镜，跟踪器，太阳能，应用。
Abstract:in this paper, we make comparison of the use of solar energy, and the principle of Finel lens, and the solar tracking device according to the characteristics of the design, we also introduce these features. We make analysis of the advantages and disadvantages in the single axis tracking, Dual-axis tracking and the polar axis tracking. We also make investigation of the Dual-axis tracking system based on photoelectric controlling system, having a good undersanding of the structure, controlling mechanism ,including the hardware configuration and software. The existing studies lack in the Finel lens arraies of large-scale, it is of high economic value and the good prospects. For the existing control ling structure, how to make it in practice is question we need to resolve. We get to know the research on Finel and the solar collector, optimizing the layout, power generation in large-scale.Key words: Finel lens, tracker, solar energy, application.1.引言为满足人类社会可持续发展以及人类对能源日益增长的需要，防止和石油天然气等传统化石能源对自然和人居环境造成的严重污染和生态破坏，必须走可持续发展的能源道路，即是利用好可再生能源。
我国由于地缘辽阔，可再生能源分布广泛，资源丰富，因而只要做到因地制宜，就地就近地开发可再生能源，将是调整能源结构，保护环境，增强能源安全，实现可持续发展的战略选择。
很显然太阳能是可再生能源中分布最广泛，几乎遍布于全球的每一个角落，取用最方便，储量最丰富，可谓是取之不尽用之不竭。
一旦它能够被充分的有效的利用，将会极大地缓解人类的能源危机，故而太阳能在未来能源结构中将占有重要的地位。
太阳能聚光器是将太阳光通过透镜或者其它的方式聚集起来，增加能流密度以提高太阳能电池发电效率的一种现有技术。
而它将配合太阳跟踪技术以及高效的聚光电池为高倍聚焦发电提供了可能，这样就大大节约了成本，提高了太阳能利用率。
太阳能聚光器按其聚光的方式分可以分为透射式聚光器和反射式聚光器，而这两种聚光器又在各自的领域有着不同的应用，目前应用于高倍聚焦太阳能发电的聚光器一般为透射式聚光器，在透射式聚光器中又以菲涅尔聚光器应用最为广泛。
2.菲涅尔透镜菲涅尔透镜是由法国物理学家Augustin Jean Fresnel在1822年所发明的一种透镜，与传统的球面或非球面透镜相比，菲涅尔透镜采用多个同轴排列或平行排列的棱镜序列组成不连续曲面取代了一般透镜的连续球面，因此，菲涅尔透镜结构简单，便于制造，在重量和体积上比一般透镜更轻，更薄。
在设计上可以获得更大的孔径与焦距比，虽然菲涅尔透镜最初主要是为灯塔探照灯而设计。
但目前菲涅尔透镜在投影仪、大屏幕背投电视、便携放大镜、太阳能热水器、太阳能电站以及空间飞行器的太阳能帆板等众多领域获得了广泛的应用。
连续光学表面的成像特性，主要取决于光学表面的曲率，而透镜轴向厚度是对成像影响较小，在大多数情况下，透镜厚度的增加是由于表面曲率或孔径的要求所造成的，故即使把透镜两个表面之间的厚度减少不改变其曲率，光学元件仍可把光线聚焦到原来的厚透镜焦点上，如图2—1并利用其原理制造了应用于各个不同的领域，效果斐然。
依据菲涅耳理论，实现了球面透镜向平面透镜的发展。
如图2—2可以将球面透镜视作由若干非连续分体所构成，将中间分体间多余部分挖掉，且同样能够保持其原有的曲率不变，这样它们对光线的偏转不产生影响，然后将分割的各个剩余部分拉直放平重新排列在与主光轴重直的共同基面上，这样光学元件仍可以保持其聚焦特性。
这就架构成新型的光学元件一菲涅耳透镜。
通常，人们习惯上俗称它为螺纹透镜显见，螺纹透镜是凸透镜的一种异化，也同样具有凸透镜的光学特性:会聚光线和成像。
2—1 菲涅尔透镜2—2菲涅尔透镜衍化原理如图传统光学曲面透镜是连续的曲面，然而起到作用的仅仅是其曲率，故而只有曲面才能起到会聚光线和成像的作用，也就是图中可只保留突起部分，其它可以除去。
同样经过进一步简化发展，可以将有效的突起曲面延伸拉直放平，从而形成菲涅尔透镜。
随着光学的发展，菲涅尔透镜有了越来越多的光学应用，作为一种太阳能聚光镜，菲涅尔透镜由于其便于制造，节省材料，节约空间，聚焦比大，聚光效率高，适应能力更强，因而作为空间聚光太阳电池阵的应用，提高太阳能系统的效率。
3.菲涅尔太阳能跟踪装置菲涅尔透镜根据其光学特性：比较起来，菲涅尔透镜的成像质量普遍不如传统光学透镜．平行光垂直入射的情况下，在其焦面上能得到一个无像差的会聚点，但轴外点的像差则较大．作为准直透镜，表现在物方焦平面上轴外一点发出的光线经过透镜后不是绝对的平行光，而是有一定空间发散角的光．作为聚光透镜则表现为斜入射平行光经过透镜后得到的不是一个理想无像差会聚点，而是一个有一定大小的弥散斑．倾斜的角度越大，弥散斑就越大．为了提高菲涅尔太阳能装置的太阳利用效率，那么必须要设计一种太阳跟踪装置，使得太阳光尽可能多的垂直照射在菲涅尔透镜表面。
目前，各种类型的太阳能跟踪器装置，从简单到复杂，主要分为两大类，即机械系统和电控系统，机械系统一般又可分为压差式和控放式，而电控系统一般可分为光电式和视日运动轨迹式。
以下先对目前常见的跟踪系统作简要介绍。
（一）压差式太阳能跟踪器压力差式跟踪器的原理是：当入射太阳光发生偏斜时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，在压力的作用下，使装置跟踪器重新对准太阳。
根据密闭容器内所装介质的不同，可分为重力差式，气压差式和液压式。
该机构结构简单，制作费用低，纯机械控制，不需电子控制部分及外接电源。
但是，该机构只能用于单轴跟踪，精度很低。
（二）控放式太阳跟踪器控放式太阳能跟踪器在太阳能接收器的西侧放置一偏重，作为太阳光接收器向西的转动力，并利用控放式自动跟随装置对此动力的释放加以控制，慢慢释放此转动力，使太阳光接收器向西偏转运动。
该机构成本低廉，纯机械控制，不需电子控制部分及外接电源。
但是该机构不能自动复位，不能满足昼夜更替之后的跟踪需求，除非另外加复位机构；而且该跟踪器只能用于单轴跟踪，精度低。
（三）光电式太阳跟踪器光敏硅光电管等作为一种利用光作用使半导体材料的电导率显著变化的光敏传感器，常见的光电器件有光电池、光敏二极管和光敏三极管。
目前国内常用的光电跟踪有重力式、电磁式和电动式，这些光电跟踪装置都使用光敏传感器。
通常在这些装置中，光电管的安装靠近遮光板，调整遮光板的位置使遮光板对准太阳。
当太阳西移时遮光板的阴影偏移，光电管因受到阳光直射输出一定值的微电流，作为偏差信号，经放大电路放大，由伺服机构调整角度使跟踪装置对准太阳完成跟踪。
一般来说光电跟踪灵敏度高，结构设计较为方便，但受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，太阳光线往往不能照到硅光电管上，就会导致跟踪装置无法对准太阳，有时甚至会引起执行机构的误动作。
（四）视日运动轨迹跟踪视日运动轨迹系统通常根据跟踪系统的轴数，可分为单轴和双轴两种：（1）单轴跟踪单轴跟踪一般采用三种方式：倾斜布置东西跟踪；焦线南北水平布置，东西跟踪；焦线东西水平布，南北跟踪。
这三种方式都是单轴转动的南北向或东西向跟踪，工作原理基本相似。
图 3-1 是第 3 种跟踪方式的原理，跟踪系统的转轴(或焦线)东西向布置，根据预先计算的太阳赤纬角的变化，柱形抛物面反射镜绕转轴作俯仰转动跟踪太阳。
采用这种跟踪方式，一天之中只有正午时刻太阳光与柱形抛物面的母线相垂直，此时热流最大；而在早上或下午太阳光线都是斜射。
单轴跟踪的优点是结构简单，但是由于入射光线不能始终与主光轴平行，收集太阳能的效果并不理想。
3—1 单轴东西焦线东西水平布置原理图（2）双轴跟踪双轴跟踪可以通过跟踪太阳高度和赤纬角的变化上以获得最多的太阳能，双轴跟踪又可以分为极轴式全跟踪和高度角－方位角式全跟踪两种方式。
极轴式全跟踪：聚光镜的一轴指向天球北极，即与地球自转轴相平行故称为极轴，另一轴与极轴垂直，称为赤纬轴。
工作时反射镜面绕极轴运转，其转速的设定与地球自转角速度大小相同但方向相反以跟踪太阳的视日运动。
为了适应赤纬角的变化，反射镜围绕赤纬轴作俯仰转动，并根据季节的变化定期调整。
这种跟踪方式并不复杂，但由于结构上反射镜的重量不通过极轴轴线，使得极轴支承装置的设计比较困难。
极轴式全跟踪原理如图 3—2 所示，3—3为双轴跟踪的应用实例。
3—2极轴式全跟踪原理图3—3立柱式双轴跟踪装置上述光电式太阳能跟踪系统中，根据是否存在反馈又可以分为闭环控制和开环控制。
闭环控制利用软件设定好的时间信号，控制步进电机的运动从而控制接收器的旋转跟踪，这种控制方式存在累计误差，但是它性能稳定，结构简单，而且遇到阴雨天气可以正常工作。