[科普中国]-吸热器溢出

吸热器溢出是指由聚光器反射或透射但没有到达吸热器吸热面的能量。

简介吸热器溢出是指由聚光器反射或透射但没有到达吸热器吸热面的能量。传统的吸热器，当阳光偏离吸热器集热面时，热量就无法被收集，从而产生至少5%的吸热器辐照溢出（由聚光器反射但没有到达吸热器吸热面的能量）。

定日镜不直接聚焦于吸热器时可采用该方案利用多余的太阳辐射通量。由于定日镜镜面磨损、失配以及跟踪误差的存在，即使是对准吸热器的定日镜也会不可避免地出现误差。在电站待机状态，将定日镜聚焦于吸热塔的防护层位置来利用光伏发电，因该位置靠近吸热器，可在需要发电时迅速调整角度，将太阳辐射聚集至吸热器。

原因塔式光热发电系统需要一系列定日镜将阳光反射至吸热器。一般情况下，吸热器由一系列排布在吸热腔或圆柱形吸热器上的吸热管组成，但实际上，这样的设计并不能吸收全部的太阳光，这意味着吸热器的设计还存在一定的提升空间。

聚光器太阳聚光器是聚光系统的主要组成部分，也是聚光太阳能电池研究的关键技术之一，研制太阳能利用中的聚光器对提高太阳能电池的转换效率具有重大意义。虽然聚光光伏系统还存在一些关键的科学技术问题没有得到完全解决，但各国光伏工作者也在不断地以实验结果验证聚光技术。

聚光器应用于太阳能电池的尝试开始于20世纪60年代初，为了不断降低硅太阳能电池的成本，人们对聚光器在太阳能电池上的应用进行了广泛的研究。

聚光器提高光能密度的倍数称为聚光比，它是标志聚光器性能的重要参数。能量密度聚光比用吸收器吸收的平均能量密度和入射能量密度之比表示。当光学系统比较理想，中途没有能量损失，也可以用几何聚光比来表示聚光的程度，即聚光器接收太阳辐射的开口面积与吸收器吸收光能的表面积之比。理想状况下，能量密度聚光比与几何聚光比相等。实际情况下，前者比后者小。1

改进探究在可再生能源发电大家庭中，光热发电（CSP）有着重要的战略地位，一直以来，业界的关注点更多地聚焦于大规模的光热发电系统。据美国桑迪亚国家实验室消息称，其已研发出一种新型太阳能吸热器，适用于小型光热发电系统，可有效提高太阳辐射吸收率。

桑迪亚国家实验室机械工程师Cliff Ho介绍称，“传统的吸热器，当阳光偏离吸热器集热面时，热量就无法被收集，从而产生至少5%的吸热器辐照溢出（由聚光器反射但没有到达吸热器吸热面的能量）。因此，我们将吸热器上的吸热管按照辐射状或百叶窗式样进行排列设计，每个部分可以吸收不同程度的太阳辐射。我们希望反射光可以在吸热器内部再次反射，从而尽可能多地收集阳光，其作用就类似于隔音室的墙壁。”

研究者表示，与现有吸热器相比，这种新型吸热器设计可将太阳光吸收效率提高约20%。更值得一提的是，该吸热器可以通过Inconel718镍合金进行3D打印，也就是说，这种吸热器可以被快速生产且价格优惠。

据悉，这种新型吸热器研发属于印度和美国共同合作的太阳能研究所（SERIIUS）共同推进的项目之一。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学