这里介绍的线性菲涅尔聚光太阳能热发电装置的线性菲涅尔聚光镜是由多条条形反射镜组成，故也称为条式太阳能热发电装置。

线性菲涅耳主聚光镜为条形平面玻璃反射镜，每条反射镜两端有转轴，其轴线与条反射镜中轴线平行，贴近条形平面玻璃反射镜反面，每个反射镜可绕转轴转动，有独立的驱动装置，是一个单轴太阳跟踪反射镜。若干个条形平面玻璃反射镜组成整套的单轴太阳跟踪聚光反射镜系统，见图1。由于条形平面玻璃反射镜不具备聚焦能力，故该线性菲涅尔反射镜属非成像聚光装置。

图2表示正上方阳光照射的情况，每个条形反射镜通过自身的驱动装置转动，跟踪阳光使照在条形反射镜上的阳光反射到上方的接收器（集热器）。多个条形反射镜共同把阳光反射到接收器，达到聚光效果。

当阳光倾斜时，各条形反射镜对太阳跟踪转动使照在条形反射镜上的阳光反射到上方的接收器，见图3。

本课件的图片为了清晰显示原理与结构，只有10片条形平面反射镜，每条反射镜也较短。实际应用中每条条形平面玻璃反射镜是由多块镜面连续组成较长的反射镜，而且条数也多一些，图4是转载网络上的线性菲涅尔聚光装置。

条式菲涅尔聚光装置结构相对简单、风载荷较低、接收器固定安装，整个结构较稳定。条形反射镜除了采用平面镜外，也可以采用略带弧形的反射镜，犹如槽镜一般，只是略带弧面而已，可以起到一定的聚光效果，这样可以采用较宽的条形反射镜，较窄的接收器，条形反射镜的数目也可少一些，减化结构与控制机构。略带弧面的反射镜无需专门制作，利用框架的作用使镜片略作弹性形变即可。

条式菲涅尔聚光装置总体来说是单轴跟踪系统，一般来说采用东西方向水平布置，可以在一天的大部分时间把阳光聚集到接收器。

但在纬度高的地区，为减小条形反射镜之间的遮挡，可将整排反射镜向阳光方向倾斜，图5是向南方倾斜安装方式（北半球）。

条式菲涅尔聚光装置也可以采用极轴跟踪方式，将条式聚光镜的轴平行于地轴线安装，这样的布置属于南北方向布置，见图6。显然这样布置限制了条式聚光镜的长度，如果正好有合适地形，在南坡上布置倒是好方案，倾斜角度尽量与当地纬度相近。

条式菲涅尔聚光镜把阳光聚集到接收器，由于条形聚光镜是平面的，不可能形成线聚集，每条反射镜反射出的是一条平行光束，在接收器上形成一条光带。所以接收器应有一定的宽度，宽度与条形反射镜宽度相近，窄了会漏掉反射光，宽了会过多遮挡到条形反射镜的阳光。对于略带弧形的条形反射镜，接收器宽度可相对窄一些。

条式菲涅尔聚光器的接收器结构主要有3种，见图7，在实际应用中是反扣朝向下方的。

最简单是排管式结构，采用多根集热管排在一起，管外壁涂覆有吸热体涂层，排管宽度接近条形反射镜宽度，排管安装在一个平底槽内，见图7右图。 图8为排管式接收器受光示意图，左图表示了直射光束，右图是斜射的光束，排管可以吸收反射光束的全部能量。排管式接收器结构简单，但接受的阳光的聚光比低，约10至20，很难形成高温高压蒸汽。

为了得到较高的聚光比，需要把条形反射镜反射的光线进一步聚焦，也就是利用次级反射镜二次聚焦，图7右图是柱形弧面反射镜的结构示意图，反射镜的弧面近似抛物线。由于任何弧面都不可能把来自不同方向的光线汇聚到同一焦点（焦线）上，所以仍采用了少量排管来接受次反射镜的反射光，管外壁涂覆有吸热体涂层。图9表示弧面反射镜在接受不同条形反射镜反射光的示意图，左图是来自正下方条形反射镜的反射光，中图是来自下方靠旁的条形反射镜的反射光，右图是来自最外边条形反射镜的反射光。

由于该反射镜的光源是条形反射镜反射来的光线，故称为次级反射镜。

图7中图是柱形双弧面次级反射镜的结构示意图，这种结构的聚光比单弧面有所改善，比较好的弧面是复合抛物面聚光CPC反射镜，由对称的两段抛物线与渐开线组成。在CPC反射镜内设一较粗的集热管，管外壁涂覆有吸热体涂层。图10是来自不同条形反射镜反射光的聚光示意。

次级反射镜的二次聚光可使整个条式菲涅尔聚光装置的聚光比提高到数十倍。

实际的柱形次反射镜背面覆有隔热层，减少热量的散失，有些还在次反射镜口盖玻璃，减少热量的对流损失。

条式菲涅尔聚光装置的聚光倍数只有数十倍，因此对介质的加热温度不太高，可直接用水作介质，也就是说直接把水加热成蒸汽推动蒸汽机。这样系统很简单，除了条式菲涅尔聚光装置外，只需蒸汽轮机、发电机、冷凝器、水泵配套即可，其基本组成框图见图11，称为一次通过式菲涅尔聚光太阳能发电系统。

由于接收器不具备汽水分离能力，输出的蒸汽中会有液态水存在，这样的蒸汽不利于汽轮机运行，必须进行汽水分离，把分离出来的蒸汽进一步加热成过热蒸汽去推动汽轮机，把分离出来的水送回接收器加热。

把条式菲涅尔聚光集热装置分为两部分，其中一级菲涅尔聚光集热装置把水加热成含水的水蒸气，含水的水蒸气（两相流）进入汽水分离器，分离出的水通过水泵再次进入一级菲涅尔聚光集热装置加热，分离出的蒸汽则送入二级菲涅尔聚光集热装置继续加热成为过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机可以提高汽轮机的效率，这样的组成成为循环式菲涅尔聚光太阳能发电系统，图12是系统示意图。

二级菲涅尔聚光集热装置也可以采用槽式聚光集热装置，因为槽式聚光有较高的聚光比，较易产生高温的过热蒸汽。

下面请观看循环式菲涅尔聚光太阳能发电系统运行动画，动画格式 .mp4；分辨率 960x720。