文献综述
1、课题背景
作为理想的可再生能源，太阳能具有“取之不尽，用之不竭”的特点，利用太阳能发电具有环保等优点，而且不必考虑其安全性问题，只要有阳光的地方都可以利用太阳能。随着全球能源需求的不断增长，资源、环境和气候变暖等问题日益突出，各国政府十分重视太阳能发电的研究，纷纷制定有关法规和相关鼓励政策，促进了太阳能发电技术发展。目前主要有2种方法利用太阳能，一是利用半导体制成的光伏太阳能电池板，把光伏电池板可以直接安装在屋顶上，将太阳能直接转化为电能供建筑物使用；二是采用反射镜把太阳光反射并聚集到接收器，该接收器能够聚集太阳能并将其转换为热能，利用这种热能生产的热蒸汽，推动涡轮发动机，从而驱动发电机发电，满足电力需求，这种技术被称为聚光太阳能发电（简称CSP）技术[1]。
聚光式太阳能系统聚光比范围较宽,具有易于规模化阵列布局、占用土地面积小、安装检修较为方便等优点,能满足工业和民用高、中、低温的用热需求,如太阳能槽式聚光系统已在诸多国家获得了广泛应用。反射式聚光器主要有槽式、塔式和碟式三种形式[2-3]，此外，利用菲涅尔透镜的透射式聚光技术也有了初步研究应用。
吸收器是太阳能聚光系统的重要部件,目前太阳能槽式聚光系统的吸收器多采用传统的金属直通式玻璃真空管吸收器,这种吸收器内部拥有真空夹层有效降低了热损失,虽然玻璃与金属之间密封性问题已基本得到解决,但其长时间高效集热运行仍然是一个技术难题,且这种吸收器容易破损,成本较高[4-5]。而聚光系统采用腔体式吸收器不需采用真空夹层密封技术,且价格便宜,运输方便等优点。腔体吸收器具有黑体黑腔效应特性。进入腔体吸收器内部未被吸收的部分光线,经过二次反射后,可被腔体吸收器吸收表面所截获，集热效率较高。
本课题的研究内容就是构建采用腔体吸收器的聚焦太阳能集热器（反射式及透射式），并对构建的太阳集热器的光热转换过程进行热力学分析，阐明各结构参数及气象参数下集热器的热效率[6]。
2、原理及特点
本课题所研究的聚焦太阳能集热器主要由三大部分构成：光学聚光器（包括线聚焦式和点聚焦式）和腔体吸收器。线聚焦式光学聚光器的几何聚光比比较小，通常在几十到一百之间，通过聚焦获得的热能品质较低，通常低于400℃；点聚焦式光学聚光器的几何聚光比一般可以达到几百甚至上万，通过聚焦可以获得高品质的热能，在很小的面积上产生很高的热流密度，获得 500℃以上的高温，最高温度可达几千摄氏度[7-8]。位于聚光器聚焦区域的腔体吸收器是太阳能光热转换过程的核心部件，利用腔体的黑腔特性（使入射的太阳光经过腔体内壁面反射、吸收、重反射和重吸收尽可能多的留在腔体内部而不逸出），可以有效抑制对流和辐射所产生的热损失，在降低成本的同时提高了可靠性。聚光太阳能发电系统结构如图1所示[9-10]。
图1 聚光太阳能发电系统结构图
3、光热转换过程的分析
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