這里介紹的線性菲涅爾聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置的線性菲涅爾聚光鏡是由多條條形反射鏡組成，故也稱為條式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置。

線性菲涅耳主聚光鏡為條形平面玻璃反射鏡，每條反射鏡兩端有轉(zhuǎn)軸，其軸線與條反射鏡中軸線平行，貼近條形平面玻璃反射鏡反面，每個(gè)反射鏡可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置，是一個(gè)單軸太陽(yáng)跟蹤反射鏡。若干個(gè)條形平面玻璃反射鏡組成整套的單軸太陽(yáng)跟蹤聚光反射鏡系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。由于條形平面玻璃反射鏡不具備聚焦能力，故該線性菲涅爾反射鏡屬非成像聚光裝置。

圖2表示正上方陽(yáng)光照射的情況，每個(gè)條形反射鏡通過(guò)自身的驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤陽(yáng)光使照在條形反射鏡上的陽(yáng)光反射到上方的接收器（集熱器）。多個(gè)條形反射鏡共同把陽(yáng)光反射到接收器，達(dá)到聚光效果。

當(dāng)陽(yáng)光傾斜時(shí)，各條形反射鏡對(duì)太陽(yáng)跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)使照在條形反射鏡上的陽(yáng)光反射到上方的接收器，見(jiàn)圖3。

本課件的圖片為了清晰顯示原理與結(jié)構(gòu)，只有10片條形平面反射鏡，每條反射鏡也較短。實(shí)際應(yīng)用中每條條形平面玻璃反射鏡是由多塊鏡面連續(xù)組成較長(zhǎng)的反射鏡，而且條數(shù)也多一些，圖4是轉(zhuǎn)載網(wǎng)絡(luò)上的線性菲涅爾聚光裝置。

條式菲涅爾聚光裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、風(fēng)載荷較低、接收器固定安裝，整個(gè)結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。條形反射鏡除了采用平面鏡外，也可以采用略帶弧形的反射鏡，猶如槽鏡一般，只是略帶弧面而已，可以起到一定的聚光效果，這樣可以采用較寬的條形反射鏡，較窄的接收器，條形反射鏡的數(shù)目也可少一些，減化結(jié)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)。略帶弧面的反射鏡無(wú)需專門制作，利用框架的作用使鏡片略作彈性形變即可。

條式菲涅爾聚光裝置總體來(lái)說(shuō)是單軸跟蹤系統(tǒng)，一般來(lái)說(shuō)采用東西方向水平布置，可以在一天的大部分時(shí)間把陽(yáng)光聚集到接收器。

但在緯度高的地區(qū)，為減小條形反射鏡之間的遮擋，可將整排反射鏡向陽(yáng)光方向傾斜，圖5是向南方傾斜安裝方式（北半球）。

條式菲涅爾聚光裝置也可以采用極軸跟蹤方式，將條式聚光鏡的軸平行于地軸線安裝，這樣的布置屬于南北方向布置，見(jiàn)圖6。顯然這樣布置限制了條式聚光鏡的長(zhǎng)度，如果正好有合適地形，在南坡上布置倒是好方案，傾斜角度盡量與當(dāng)?shù)鼐暥认嘟?/p>

條式菲涅爾聚光鏡把陽(yáng)光聚集到接收器，由于條形聚光鏡是平面的，不可能形成線聚集，每條反射鏡反射出的是一條平行光束，在接收器上形成一條光帶。所以接收器應(yīng)有一定的寬度，寬度與條形反射鏡寬度相近，窄了會(huì)漏掉反射光，寬了會(huì)過(guò)多遮擋到條形反射鏡的陽(yáng)光。對(duì)于略帶弧形的條形反射鏡，接收器寬度可相對(duì)窄一些。

條式菲涅爾聚光器的接收器結(jié)構(gòu)主要有3種，見(jiàn)圖7，在實(shí)際應(yīng)用中是反扣朝向下方的。

最簡(jiǎn)單是排管式結(jié)構(gòu)，采用多根集熱管排在一起，管外壁涂覆有吸熱體涂層，排管寬度接近條形反射鏡寬度，排管安裝在一個(gè)平底槽內(nèi)，見(jiàn)圖7右圖。 圖8為排管式接收器受光示意圖，左圖表示了直射光束，右圖是斜射的光束，排管可以吸收反射光束的全部能量。排管式接收器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但接受的陽(yáng)光的聚光比低，約10至20，很難形成高溫高壓蒸汽。

為了得到較高的聚光比，需要把條形反射鏡反射的光線進(jìn)一步聚焦，也就是利用次級(jí)反射鏡二次聚焦，圖7右圖是柱形弧面反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，反射鏡的弧面近似拋物線。由于任何弧面都不可能把來(lái)自不同方向的光線匯聚到同一焦點(diǎn)（焦線）上，所以仍采用了少量排管來(lái)接受次反射鏡的反射光，管外壁涂覆有吸熱體涂層。圖9表示弧面反射鏡在接受不同條形反射鏡反射光的示意圖，左圖是來(lái)自正下方條形反射鏡的反射光，中圖是來(lái)自下方靠旁的條形反射鏡的反射光，右圖是來(lái)自最外邊條形反射鏡的反射光。

由于該反射鏡的光源是條形反射鏡反射來(lái)的光線，故稱為次級(jí)反射鏡。

圖7中圖是柱形雙弧面次級(jí)反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，這種結(jié)構(gòu)的聚光比單弧面有所改善，比較好的弧面是復(fù)合拋物面聚光CPC反射鏡，由對(duì)稱的兩段拋物線與漸開(kāi)線組成。在CPC反射鏡內(nèi)設(shè)一較粗的集熱管，管外壁涂覆有吸熱體涂層。圖10是來(lái)自不同條形反射鏡反射光的聚光示意。

次級(jí)反射鏡的二次聚光可使整個(gè)條式菲涅爾聚光裝置的聚光比提高到數(shù)十倍。

實(shí)際的柱形次反射鏡背面覆有隔熱層，減少熱量的散失，有些還在次反射鏡口蓋玻璃，減少熱量的對(duì)流損失。

條式菲涅爾聚光裝置的聚光倍數(shù)只有數(shù)十倍，因此對(duì)介質(zhì)的加熱溫度不太高，可直接用水作介質(zhì)，也就是說(shuō)直接把水加熱成蒸汽推動(dòng)蒸汽機(jī)。這樣系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，除了條式菲涅爾聚光裝置外，只需蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器、水泵配套即可，其基本組成框圖見(jiàn)圖11，稱為一次通過(guò)式菲涅爾聚光太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

由于接收器不具備汽水分離能力，輸出的蒸汽中會(huì)有液態(tài)水存在，這樣的蒸汽不利于汽輪機(jī)運(yùn)行，必須進(jìn)行汽水分離，把分離出來(lái)的蒸汽進(jìn)一步加熱成過(guò)熱蒸汽去推動(dòng)汽輪機(jī)，把分離出來(lái)的水送回接收器加熱。

把條式菲涅爾聚光集熱裝置分為兩部分，其中一級(jí)菲涅爾聚光集熱裝置把水加熱成含水的水蒸氣，含水的水蒸氣（兩相流）進(jìn)入汽水分離器，分離出的水通過(guò)水泵再次進(jìn)入一級(jí)菲涅爾聚光集熱裝置加熱，分離出的蒸汽則送入二級(jí)菲涅爾聚光集熱裝置繼續(xù)加熱成為過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)可以提高汽輪機(jī)的效率，這樣的組成成為循環(huán)式菲涅爾聚光太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，圖12是系統(tǒng)示意圖。

二級(jí)菲涅爾聚光集熱裝置也可以采用槽式聚光集熱裝置，因?yàn)椴凼骄酃庥休^高的聚光比，較易產(chǎn)生高溫的過(guò)熱蒸汽。

下面請(qǐng)觀看循環(huán)式菲涅爾聚光太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)畫，動(dòng)畫格式 .mp4；分辨率 960x720。