带有太阳辐射集中器的自治太阳能发电厂。方案、说明

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光伏装置。带有太阳辐射集中器的自主太阳能发电厂。无线电电子与电气工程百科全书

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自治太阳能发电厂（代码 GEM-1,5）如图所示2.7，供个人消费者供电。

光伏装置。具有太阳辐射集中器的自治太阳能发电厂
图 2.7。太阳能发电厂 GEM-1,5

该装置的优点是基于光伏模块与平面镜聚光器的结合使用，将太阳能转化为电能的效率提高了 1,5 - 2 倍，跟踪系统提供从日出到太阳的自动跟踪日落，从而增加了入射太阳能的收集。

太阳能电站GEM-1,5具有以下技术参数：

装置的峰值输出电功率 - 1,5 kW；
接收太阳辐射表面的区域 - 25 m2;
设计用于在 40 kW/m1 的日照下产生峰值功率为 2 W 的直流电能的光伏组件的数量 - 25 个；
浓度系数-1,5-2；
跟踪太阳的位置 - 自动，精度不低于-2°；
GEM-1,5 装置在白天产生的电能是固定安装的类似装置（例如，安装在建筑物屋顶上）所用光伏模块的三倍。

自主太阳能光伏装置（代码 SFEU-1），如图 2.8 所示，提供电能和热能的联合发电，旨在用作块模块化设计的太阳能发电站的模块。

光伏装置。具有太阳辐射集中器的自治太阳能发电厂
图 2.8。太阳能光伏装置 SFEU-1

安装设备安装在一个单轴转台上，该转台带有自动跟踪太阳运动的系统，在转台的两个臂上有两个系统会聚太阳辐射。其中一个（图右）由一组平面镜构成，平面镜的面积和表面形状对应于光热接收器-转换器的表面形状，由一组单晶串联连接的硅元件形成沿聚光器轴线延伸的光电池。聚光器通过调整其组成的反射镜，确保光热接收器所有元件的均匀照明，并将其照度提高 13 倍。

运行期间从光热接收器的散热器出口以热水的形式释放的热量进入水加热元件，该元件制成管道形式，安装在位于转盘另一臂上的聚光器的焦点处.

太阳能装置SFEU-1具有以下技术参数：

输出峰值电功率 - 0,8 kW 和热 - 10 kW 在日照 1000 W/m 时；
接收太阳辐射的光伏部分的聚光系统面积 - 24 m2 和 32 m2 - 水加热部分；
光伏部分的聚光极限系数：12，光电探测器平面内照明不均匀，不差 - 10%，30 - 水加热部分；
冷却管状光热接收器提供的太阳能转换为电能的系数不低于 10%，转换为热能的系数不低于 70%。

自动太阳能跟踪系统由 MS-40 型光伏模块供电，确保安装的自主性（无需人工干预）。

自主太阳能紫外线装置（代码 UV-05），如图 2.9 所示，用于材料、油漆、涂料的加速测试；用于破坏化学污染物，特别是用于饮用水的消毒。该装置的聚光器由 150 个外接圆尺寸为 420 毫米的扁平六角斜面组成，安装在转盘上。该装置的抛物面桁架直径约为 5 m，顶部曲率半径为 6 m。

光伏装置。具有太阳辐射集中器的自治太阳能发电厂
图 2.9。自主太阳能紫外线装置 UV-05

为了集中照射样品所需的太阳光谱的紫外线部分，平面由带有多层干涉涂层的玻璃制成，该涂层反射给定紫外线波长范围内的太阳辐射并透射太阳光谱其余部分的辐射。该装置的接收反应器是一个巨大的矩形截面金属框架，在其相对的两侧安装有管板，以容纳 16 根石英玻璃管，这些管子排成两排，经过紫外线辐射处理的液体通过这些管子。需要注意的是，安装是完全自主的，不需要外部电源——四个峰值功率为 40 W 的光伏模块，每个都放置在聚光器上，充分保证了太阳自动跟踪系统的运行。日出到日落的精度不低于 2°。

水处理厂的处理能力高达 1,5 立方米/小时。在 3 W/m 的日照下一次通过有害生物成分的水净化效率为 500%。

众所周知，在很长一段时间内，大气和太阳辐射的综合影响会导致范围广泛的材料和产品发生不可逆转的变化（降解或自然老化），例如建筑物颜色的变化和整理材料、油漆和清漆涂料以及纺织染料，称为“烧坏”或“褪色”。因此使用UV-05。作为各种材料加速紫外线测试的设备，可以将材料老化测试的时间从几年缩短到几周。

太阳能发电厂（代码 - GEU-5） 如图 2.10 所示，旨在测试在与实际热机（例如，斯特林电机、燃气发电机涡轮机）的腔体接收器直径相称的点上获得高度集中的太阳辐射的技术。

光伏装置。具有太阳辐射集中器的自治太阳能发电厂
图 2.10。太阳能发电厂 GEU-5

太阳能电站的聚光器是由5片外接圆直径为180毫米的六角形基本铝镜（斜面）组成的直径约420米的复合镜。刻面是一个球面镜，具有自己的曲率半径，由其在聚光器上的位置决定。集中器总共使用了 7 种类型的刻面，分别位于与其中心等距的同心圆上。

GEM-5太阳能电站具有以下技术参数：

复合刻面集中器直径-5 m；
180 个球面形状的铝制刻面，沿着抛物面的母线排成 7 行；
刻面形状和尺寸 - 六角形，外接圆直径 - 420 毫米；
刻面反射面加工技术——金刚石车削；
太阳光谱范围内的反射系数不小于85%；
计算的集中系数 - 3100，它提供聚焦光束的大小 - 90 mm;
在12,3W/m的日照水平下，聚光器焦点处的热能计算值为1000kW；
腔接收器中达到的温度为 550°C。

作者：马戈梅多夫 A.M.

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