毕业论文课题相关文献综述

1.背景及研究意义

近年来，全球气温持续变暖、石油价格飘升且已濒临枯竭、环境恶化天灾四起，能源资源短缺严重制约人类社会发展，这已经成为人类社会不可回避的问题。许多国家出于自身战略考虑都将目光投向清洁无污染的新能源:核能、风能、地热能、生物能、太阳能以及潮汐能等等。在哥本哈根全球气候大会的背景下，中国也提出了节能减排的目标。发展环境友好性社会，提倡节能减排、绿色环保，建立资源节约型社会，大力发展可再生能源和新能源，且已置于我国经济发展的战略地位^[1]。

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。

太阳能利用是可以将太阳能转化为其它形式的能源，它具有广阔的应用前景。其主要利用方式分为光热利用、光化学利用、光生物利用以及太阳能发电。太阳能发电一般是通过两种途径实现:一是利用光生伏打效应将太阳能直接转化为电能的光电转换。其基本装置是太阳能电池，其中有平板光电池发电、高效的聚焦发电以及薄膜电池。二是利用太阳辐射所产生的热能发电的光热电转换^[2]。一般是利用太阳集热器将所吸收的热能驱动工质的蒸汽运动，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电^[3,4]。

但是，太阳能同样也具有能流密度小，光照过程不连续，使太阳能的利用有着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，从而对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。因此必须改善现有技术、降低装置成本，提高利用效率是太阳能利用中需要解决的关键问题。太阳能的收集方法很多，有热收集、光电收集或光化收集等装置;收集器的主要功能是将太阳辐射能转变为可用的能量形式。

而在槽式太阳能热发电系统中，聚光集热技术是热发电系统中的核心技术。聚光器组由反射镜、支架结构、跟踪驱动系统等部分组成，多个聚光器同轴安装，组成一个聚光器单元，能实现对太阳能的独立跟踪。其中聚光器支架结构是整个太阳能发电系统的主要承载部件，也是反射镜和跟踪驱动系统的主要连接部件，其结构强度会影响整体结构的安全性能，而结构刚度则会影响整个系统的稳定性及发电效率，然而在分析结构可靠性的同时，还要考虑结构的成本问题，聚光器支架的成本几乎要占到总成本的50％左右。因此本课题的意义在于通过利用有限元的方法对聚光器支架结构进行优化设计，从而得到一种新结构，不但要满足结构的强度和刚度，还要使其实现轻量化，以降低聚光器的成本。

2.国外研究现状

抛物槽面聚光器将太阳直接辐射聚焦到平行于聚光器槽面轴的焦线上。在焦线上的安装吸能管，吸能管内液体被吸收光能并将光能转移到热引擎机上。由于只有直辐射才能有效地被聚集，因此为了保证最大量太阳辐射落在槽面镜表面，一般采用随太阳运动的单自由度跟踪机构。下面介绍一些PTC的发展现状。

Luz 聚光器 在1979 年，以色列和美国Luz 国际有限公司成立。该公司在80 年代发展了三代PTC，分别叫LS-1, LS-2 和LS-3，见图1-8，并组装了太阳能发电系统（SEGS）^[5-8]。在这些系统中，用桁架结构支撑聚光镜，并在镜表面附着柔性反射材料以增加反光性能。