1.课题的研究背景和意义

1.1课题的研究背景

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^【1】。随着经济的发展，能源短缺，太阳能越来越受到人们的重视。太阳能^【2】是一种能量巨大、遍布世界且无污染的新能源，太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75#215;10²⁶W）的22亿分之一，但已高达173,000TW。也就是说，太阳每秒钟照射都地球的能量就相当于500万吨煤，因此太阳能的开发和利用受到了各国的重视。采用聚光器可提高太阳照射在单位面积上的能量密度，从而克服太阳能分散性的特点^【3】。

太阳能热发电系统主要有三大类: 槽式系统、塔式系统和蝶式系统^【4】。在太阳能聚光集热技术中，传统的槽式抛物面聚光器应用最为广泛和成熟。槽式抛物面聚光器在许多大型的太阳能热电站得到了成功的利用，在精确控制的条件下，它能得到400 ℃以上的高温^[5]-[9]。相对于另外两种发电系统，它具有技术成熟、发电成本低和容易与化石燃料形成混合发电的优点。近年来国内对槽式太阳能热发电研究已有较快的发展^【8】，具有巨大的发展前景。

1.2课题的研究意义

截至 2012 年底，全球太阳能热发电站已装机容量约 2.57 GW，其中槽式太阳能热发电站占主流，约占总装机容量的 90%^【10】。槽式太阳能聚光器是槽式太阳能热发电站的主要装备，其成本一般不低于电站一次投资成本的 30%^【11】。除用于太阳能热发电外，槽式太阳能聚光器作为太阳能的收集者，还可用于太阳能空调、太阳能工业用水和蒸汽、太阳能海水淡化和太阳能石油等领域，或者为常规火电站提供蒸汽形成太阳能与火电的联合循环发电等^【12】。槽式太阳能聚光器通过对太阳光的聚焦，加热集热器内的工质，为电站的蒸汽产生系统提供高温热源或直接将高温蒸汽提供给汽轮机^【13】。因此，聚光器是太阳能热发电系统的核心部件，它的性能的好坏会显著影响太阳能热发电系统的总体性能^【14】。槽式太阳能聚光器用途广泛，是太阳能热利用技术的重要组成部分和一次设备投资的主体，因此研究其成本、技术性能和工作寿命对太阳能热利用行业的发展具有非常重要的意义。

2.文献综述

2.1槽式太阳能集热器的研究现状及问题

太阳能集热器作为将太阳能转化为热能的装置，在太阳能系统中占有重要地位，其效率和价格会直接影响到整个太阳能系统的效率和经济性。目前，太阳能集热器可以分为两大类：非聚焦型太阳能集热器和聚焦型太阳能集热器。非聚焦型不需要追踪太阳，一年中集热器的位置固定不变，工质的温度一般在100℃以下，其好处是成本低，安装简单，多用于太阳能供暖、太阳能热水系统，吸附式制冷系统，两级或单效的LiBr#8212;H2O 吸收式制冷系统和太阳能除湿系统，太阳能海水淡化。目前非聚焦型太阳能集热器主要有平板型[15,16]（30-80℃）、真空管[17,18]（50-200℃）和CPC 型（60-240℃）[19,20]三种，属于低温或者中温太阳能集热器。聚焦型太阳能集热器分为单轴和双轴追踪两种，通过凹面反射镜或者透镜将太阳辐射汇聚到较小的面积上，从而使单位面积上的热流量增加并且减小吸收器和环境之间的换热面积，从而提高了工质的温度和集热器的热效率，但是由于增加了追踪装置，导致其成本增加。目前这类集热器主要用于太阳能热发电，太阳炉，太阳能制氢和双效LiBr#8212;H2O 吸收式制冷系统，主要有槽式^[21,22]（60-300℃）、碟式^[23,24]（100-500℃）和塔式^[25,26]（150-2000℃）三种，属于中高温集热器。

2.1.1国外研究现状