槽式太阳能发电系统的性能优化研究
胡国进
（南昌师范学院，江西南昌 330032）
摘要：太阳能的利用成为世界能源研究的主要方向之一，槽式太阳能发电储电是当前太阳能研究领域的热点，而槽式太阳能发电系统性能的优化和量产是科技转化的关键。关键词：太阳能；发电；优化
能源在人类发展过程中起到关键作用，没有能源就没有人类。然而传统能源（如石油、煤）的污染问题一直困扰着人类，主要原因是感化能源使用后产生的污染严重影响环境，致使生态环境不断恶化，二氧化碳形成温室效应、二氧化硫形成酸雨，冰川溶化、海平面不断上升，洪涝灾害频发，部分岛屿消失等。
面对传统能源危机，人们将目光齐聚太阳能，太阳能非常广泛，地球上凡是有阳光照射的地方就有太阳能，太阳比地球寿命长，对人类而言太阳能就是永久可供使用的，太阳能非常清洁，没有污染，而且太阳台有的储量十分丰富，每年地球表面吸收的太阳能相当于129万亿t标准煤的能量。1 太阳能的利用
当前，世界各国利用太阳能主要有三种形式，一是太阳能平板集热器，这是一种最普遍的太阳能装置，如太阳能热水装置用的就是平板集热器；二是太阳能电池，太阳能电池解决了太阳能的储能问题，近年来，太阳能电池效率大幅提高，产量成倍增长，成本不断下降，规模不断增大，太阳能电池技术已经很成熟，三是太阳能热发电，解决了储能与运能的问题。从而在根本上解决了太阳能的利用问题。太阳能发电主要有槽式、塔、碟式三种，原理都是利用太阳能辐射能转化为热能，利用工质做功热能转化为电能。
太阳能利用中存在的缺点是具有分散性，即时性，太阳照射因时间、经纬度、海拔等因素的不同，到达地面光强差别明显，表现为太阳能的不稳定性，这是太阳能利用必须考虑的第一要素，如何提高各个阶段的效率，成为使用太阳能发电的关键技术，下面仅就提高太阳能发电效率进行分析。2 太阳能发电技术
传热是由于存在温差而引起的热量传递，热量就会从高温物体传递给低温物体，或者从特体的高温部分传递给低温部分，热传递现象非常普遍，主要形式有导热、对流、辐射。太阳能主要是辐射传热。美国和几个欧洲发达国家合作，1981年研制出了总功率500kWr槽式抛物面太阳能集热器并投入运行，实出了槽式太阳能热发电的商业化。
槽式抛物面集热发电中的最核心部件是集热器，对集热器的研究一直是专家们研究的热点和难点，研究主要围绕如何提高集热器的热效率，减少在集热及热转换过程中的能理损耗，提高 材料的传导及反射性能、提高抛物面反射镜接受太阳光照射的效率。太阳光照射，通过建立槽式聚光抛物面系统模型，如图1，模型由反射镜、集热管和支撑架构成，反射镜的作用是将直射的阳光调整方向后聚焦，集热电功管的作用是将反射的阳光辐射能量吸收，支撑架的作用是支持系统的各个部门稳定工作。可以计算系统的热效率，寻找减少热损失的途径，以提高吸热效率及提高发电效率。
基金项目：江西省教育厅科技项目（GJJ14782）
作者简介：胡国进（1974—），男，江西鄱阳人，硕士学历，教授，
主要从事光学及太阳能技术研究。
⧫⪳ཆ㇑䠁㇑ᐕ⍱փⵏオ४ฏ৽ሴᶯ图1 槽式抛物面集热器结构示意图
3 槽式太阳能发电系统的优化
集热器抛物面是反射镜涂有反光材料的抛物状玻璃镜面，作用是反射太阳辐射热能至集热管，反射的太阳辐射光强越强，集热器吸收的热能则越多，发电的效率也越高。如何提高反射效率成为提高槽式太阳能发电效率的关键因素，我们从槽式太阳能发电装置不难看出，反射镜安装好后，反射的面积是一个固定的要素，不会对反射效率产生影响，反射材料使用后也是一个固定的因素，材料的反射性能是一定的，要提高反射效率的途径只有接受阳光照射的强度，虽然太阳光某一瞬时光强是一定的，但反射到集热器上的光才是有效光，为此只有提高瞬时阳光反射到集热器的有效光源，才能提高发电效率。
在槽式太阳能发电装置中，太阳光经反射镜反射到集热管卡，在集热管处集焦，太阳光沿一定的角度汇聚到集热管，光学系统中对太阳光的集焦有一定的要求，这是由系统本身决定的。槽式太阳能集热器的反光镜的太阳成像原理如图2。吸收各个方向上的太阳光辐射线，将高能量、高密度的太阳辐射能提供给热管内工质，使工质温度升高后做功。
FACB图2 太阳成像原理图
太阳辐射经过反射镜反射到集热管的过程叫反射阶段。聚光比的大小能直接反映抛物面反射镜汇聚太阳辐射能力的强弱，聚光比是指吸收器上汇聚的太阳辐射的能量密度与反射镜开口处的能量密度之比，可用抛物面反射镜开口面积与吸收管表面积之比来近似反映抛物面反射面汇聚太阳辐射强度的能力，称为几何聚光比。聚光比越大，集热器聚光能力就越强，介质达到的温度就越高。
将照射区域分为四个部分，一是阳光遮蔽区，吸热管对太阳光的遮蔽，局部热流密度突然下降的区域；二是热流密度递增区，由于把反射光的增加同，局部热流密度随圆周角的增大而增大，在附近达到最大的区域；三是热流密度衰减区，反射光减少，局部热流密度迅速降低，四是阳光直射区，没有反射光照射到吸热管上，仅是太阳光的直射对其产生作用。（下转第57页）
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Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.农业开发与装备 2016年第7期科 技 纵 横
服务层为数据基础，基于应用框架层提供的公用软件服务，形成各企业业务之间的互操作，实现基于框架各业务、业务部门之间基于信息流、业务流和知识流的互动与协同，解决农产品企业追溯的信息化问题。2.2 平台功能设计
平台针对政府、企业和消费者对信息管理和溯源的不同需求，立足农产品质量安全，构建面向农业局各股室、业务单位、乡镇、企业的数据交互与共享的大协同平台，重点建设农情统计、检测管理、应急预警、安全溯源、农资管理、行政执法、协同办公和信息查询系统。3 平台实现与应用
平台以JAVA为基础开发平台、采用基于B/S的SSH三层架构体系、辅以SQL Server 2008为后台数据库，基于角色权限的动态分配技术，将农产品二维码编码技术与农产品生产加工过程相结合，实现对农产品的信息掌控。3.1 成功开发并顺利应用平台
该平台历时4年，经过Ⅰ期和Ⅱ期两个阶段，完成平台设计、功能搭建、优化完善和用户体验，形成涵盖信息采集、系统应用和综合信息服务的农产品质量安全信息化管理应用完整框架。主要开发建设成果概括为“一个平台两个数据库”，即构建宾川农产品质量安全现代化管理平台，整个平台系统包含以溯源管理为核心的农情统计、检测管理、应急预警、安全溯源、农资管理、行政执法、协同办公、信息查询8个子系统；建立覆盖宾川农产品生产基地的产地编码数据库和宾川主要农产品的生产档案数据库。
平台开发完成后，已在全县的21户农业企业进行了示范运行和推广应用，已打印、粘贴溯源条码23806张，涉及葡萄、柑桔、鲜食蚕豆、石榴4种农产品。
3.2 促进了宾川高原特色农业的可持续发展
该平台的开发运行和农产品质量安全管理措施的落实，进一步提高了广大种植户和农业企业的安全生产意识，增强了宾川特色农产品的品牌价值和市场竞争力，促进了宾川高原特色农业的可持续发展和农民增收。4 结论与讨论
第一，该平台能充分结合宾川县高原特色农业发展实际和未来需求，能充分响应目前宾川县出口农产品质量安全示范区的数据采集和业务管理需要，能实现对宾川农产品质量安全管理工作的有力支撑，能为农产品生产销售企业提供可共享的农产品质量安全追溯体系和公共服务，同时方便消费者溯源查询，真正实现农产品源头可控制、过程有监管、生产有记录、质量有保障、流
向可追踪、信息可查询的农产品质量安全监管与服务。
第二，该平台基于GIS实现对区域农产品质量安全的全景展示，从政府质量监管、企业质量控制和消费者质量监督三个维度开展农产品质量安全综合管理与信息服务工作，推动标准化、规范化生产，不断提高产业信息化管理水平和农产品质量安全水平，确保消费者消费安全和宾川农业产业可持续发展。因而具有较强的针对性、实用性和操作性。
第三，该平台从农产品质量安全涉及的不同角色（政府、企业、消费者）入手，利用现代信息技术建立以生产者质量控制和政府安全预警为主线，以农产品质量安全溯源为核心，以信息数据库和安全生产档案为载体，以二维码为查询手段，围绕与出口和外销密切相关的农产品，建立农产品质量安全管理系统和可追溯系统，实现政府、生产者和消费者内部监管、信息查询和公众溯源。为实现农产品质量安全信息化监管、质量安全追溯提供了具体手段、方法和措施，各级农业部门、部分州、市、县纷纷到宾川考察学习平台建设经验和做法，同时平台还为宾川成为云南首个阿里巴巴“千县万村”农村电子商务工程试点县发挥了积极作用，因而该平台具有明显的超前性和示范性。
第四，该平台产地环境数据代表全县所有农产品产地的土壤、灌溉水和空气的检测数据，产地编码涵盖全县所有乡镇、村组及种植农户，产品编码根据农产品用途兼顾植物学分类进行，可满足99个类别9801个种类970299个品种的编码要求，企业编码可满足县内外9999个企业的编码要求。因此，只要建立相应的农产品生产、加工档案，即可实现对全县区域范围所有农产品的安全追溯。据云南省科学技术情报研究院2014年5月19日查新，该平台15位产地码及编码规则和34位溯源码及编码规则在国内未见报道。因此，该平台创新了农产品质量安全监管模式，是国内较为先进的农产品质量安全监管信息化平台，具有一定的科学性和先进性。
参考文献
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概述[J].中国现代中药，2013，15（3）：233-237.[2] 陈纪算，王巍，毛培成，等.出口企业建立农产品可追溯体系建
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（上接第58页）
建立槽式太阳能集热系统的聚光模型，采用软件对槽式太阳
集热器的聚光特性进行研究，并通过模型对比验证，证实了模型的有效性。在此基础上，分析集热器几何聚光比及边缘角对槽式太阳能集热器聚光特性的影响规律，随着几何聚光比的增加，吸热管表面局部热流密度的最大值随之增加，整体分布变化不大，只是吸热管的遮蔽效应减弱，递增区的跨度也逐渐降低，随着边缘角的减小，吸热管热流密度极大值增加。
对影响槽式太阳能抛物面集热器热效率一系列因素的分析，如果想要提高集热器热效率，可以从以下几个方面来改进，即可以通过提高抛物面反射镜反射率、改变流体的平均流速、流体出
口温度、集热管的初始温度等方法来获得更高的集热器热效率，还可以设计出集热管的最优长度；还可以通过旋转反光镜，以延长光源垂直照射的时间，提高反射光光源的执效率，从而提高发电效率。通过研究和实践不断提高集热器的热效率，以提高系统的发电效率，从而降低太阳能发电的成本，提高市场竞争力，从而让清洁能源更好、更快、更实惠的让市场接受。
参考文献
[1] 穆振海.基于FPGA的智能温度采集控制器[J].微计算机息，
2008，24（2）：225-226，243.
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