張喜良，崔芝瑛,4，臧春城，朱會賓，白鳳武,4?，王志峰,4

（1. 中國科學(xué)院太陽能熱利用及光伏系統(tǒng)重點實驗室，北京 100190；2. 中國科學(xué)院電工研究所，北京 100190；3. 北京市太陽能熱發(fā)電工程技術(shù)研究中心，北京 100190；4. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100190）

0 前 言

點聚焦太陽爐系統(tǒng)是太陽能高溫熱利用的重要形式之一，將大面積太陽光匯聚到很小區(qū)域，實現(xiàn)超高溫度（＞ 3 000℃）和極強能流密度，容易獲得用常規(guī)手段無法達到的極端環(huán)境[1]。太陽爐工作過程不受電場、磁場、化學(xué)產(chǎn)物等的干擾，是一種理想的高溫裝置[2]，廣泛應(yīng)用于軍事、材料、化學(xué)、化工、航空航天和太陽能熱利用等諸多領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究[3-5]。尤其對于近年來快速發(fā)展的塔式[6]和槽式[7]太陽能熱發(fā)電站中的新型吸熱技術(shù)研發(fā)是一種不可或缺的實驗裝置。

點聚焦太陽爐是一種復(fù)雜的、擁有自動控制的光學(xué)和機械系統(tǒng)，根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為兩類：一類是直接入射型，聚光鏡直接朝向太陽進行聚光，早期太陽爐設(shè)計多采用這類結(jié)構(gòu)[2,8]；另一類是定日鏡型，借助于可旋轉(zhuǎn)跟蹤太陽軌跡的定日鏡將太陽光一次反射到固定的聚光鏡上，然后進行二次聚焦。這類太陽爐有輸出穩(wěn)定、聚焦位置固定等優(yōu)點，已成為目前主流的研究對象，其一般結(jié)構(gòu)如圖1 所示，太陽爐由一次反射定日鏡、二次聚光器、吸熱換熱平臺等部分組成[9]。由于二次聚光器的反光表面往往是球面或旋轉(zhuǎn)拋物面，使得聚焦光斑呈很小的圓形，所以，又稱太陽爐為點聚焦太陽爐。在法國[10]和烏茲別克斯坦[11-12]均建有 1 MW 的大型點聚焦太陽爐，一次反射過程由多臺平面反射鏡構(gòu)成的定日鏡場完成，二次聚光器依附建筑物構(gòu)建。此外，國際著名研究機構(gòu)內(nèi)一般都設(shè)有小型的太陽爐系統(tǒng)，進行科學(xué)實驗、材料設(shè)備測試等[3,13-17]。在我國最大的太陽爐位于寧夏，用于太陽能制氫[18]。

圖1 點聚焦太陽爐組成及工作原理示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the point focus solar furnace and the state in operation

本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，詳細介紹了一種點聚焦太陽爐的研制過程。首先，根據(jù)設(shè)計地點的實際太陽資源情況和地理位置，通過基于蒙特卡洛光線追跡法在C++和Matlab平臺自主開發(fā)的點聚焦太陽爐光學(xué)計算軟件，確定點聚焦太陽爐設(shè)備尺寸；然后，依據(jù)設(shè)計參數(shù)值，采用模塊化設(shè)計方法進行定日鏡和二次聚光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)定日鏡跟蹤過程研發(fā)跟蹤控制系統(tǒng)；設(shè)計完成后對主要部件進行強度、剛度分析。結(jié)合我國黑龍江省哈爾濱市的工程實際需求，對整個聚光系統(tǒng)進行了設(shè)備研制與安裝和調(diào)試，驗證了設(shè)計方法的可行性和正確性。

1 點聚焦太陽爐系統(tǒng)光學(xué)計算

點聚焦太陽爐的核心是由定日鏡和聚光鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)，對其光學(xué)系統(tǒng)的精準評估與預(yù)測是設(shè)計與建造時的關(guān)鍵問題。根據(jù)點聚焦太陽爐工作原理，聚光系統(tǒng)光學(xué)計算過程可分為4個部分，分別為太陽模型、定日鏡一次反射、聚光鏡二次反射、吸熱器接收面能流計算，然后運用蒙特卡洛光線追跡方法求解[19-20]。該求解過程基于如下假設(shè)：（1）入射到定日鏡面的太陽光近似成 9.3 mrad的太陽光錐；（2）定日鏡單元鏡面為平面；（3）所有被追跡的光線所帶的能量相等。

為獲得太陽入射光線與定日鏡一次反射面的夾角，需要確定太陽位置。太陽位置精確計算的方法有很多種，這里采用經(jīng)典太陽位置簡化計算式[21]：

式中：αsun為太陽高度角，rad；γsun為太陽方位角，rad；φ為當?shù)鼐暥龋瑀ad；δ為太陽赤緯角，rad；ω為太陽時角，rad。其中：

式中，n為計算時間對應(yīng)日期在一年中的順序，ts為真太陽時。

獲得太陽位置后，定日鏡跟蹤太陽軌跡將投射到鏡面上的太陽光線反射到二次聚光器開口上，使一次反射光線中心相互平行，且平行于二次聚光器的主光軸（即二次聚光器反光面的旋轉(zhuǎn)中心），完成一次反射過程。與地面相固定的二次聚光器再將一次反射光進行二次反射，旋轉(zhuǎn)拋物面或球形反射面使得二次反射光聚焦在焦平面的固定區(qū)域，實現(xiàn)二次反射過程。光學(xué)計算采用蒙特卡洛的光線追跡法通過追蹤大量太陽光線在聚光系統(tǒng)中的軌跡，統(tǒng)計追跡光線經(jīng)鏡面反射后最終到達吸熱器計算區(qū)域內(nèi)光線的數(shù)目，獲得在吸熱器表面的能流密度預(yù)測值[22]：

式中：Nk為追跡光線到達第k個區(qū)域的數(shù)目；Sk為該區(qū)域表面積；I0為每根光線所帶能量大小，計算式為：

式中：DNI為太陽法向直射輻照度，W/m2；Sh為定日鏡總面積，m2；η1為定日鏡反射率；η2為聚光鏡反射率；η3為遮擋率；Nt為追跡總光線數(shù)。

1.1 點聚焦太陽爐聚光系統(tǒng)設(shè)計要求

點聚焦太陽爐的光學(xué)計算按照表1中所給參數(shù)進行。由于存在灰塵等原因，鏡面反射率保守取值為0.8。太陽爐系統(tǒng)的布置方式為：一次反光定日鏡和二次聚光器呈正南正北布置，定日鏡放置于二次聚光器北側(cè)，吸熱器位于兩者之間。

表1 點聚焦太陽爐光學(xué)設(shè)計參數(shù)Table 1 Parameters of the optical design

1.2 定日鏡反射光在二次聚光器上的投影情況

由于定日鏡實時追蹤太陽軌跡，其朝向姿態(tài)會隨時間改變，故一次反射光光器上投射面積也會發(fā)生變化。為驗證設(shè)備參數(shù)的合理性，通過光學(xué)計算程序，給出在典型日 9：00～16：00，定日鏡反射光在二次聚光器開口平面上的照射情況。選取的典型日分別為春分日、夏至日和冬至日，從圖2 可以看到定日鏡和二次聚光鏡的尺寸匹配，該設(shè)計方案合理。

圖2 典型日定日鏡在二次聚光器截光口平面上的投影Fig. 2 Heliostat projection in the aperture area of concentrator on typical days

1.3 點聚焦太陽爐聚光系統(tǒng)焦平面上能流密度分布計算

經(jīng)自編程序計算，得到在設(shè)計點含保守誤差情況下焦平面上的能流密度分布情況如圖 3，表2給出了設(shè)計要求的參數(shù)與仿真結(jié)果。設(shè)計要求是該系統(tǒng)需滿足的最低標準，在系統(tǒng)設(shè)計和可行性驗證初期需留有裕度，以備應(yīng)對太陽爐各部分硬件在制作、安裝和運行過程中的誤差，如跟蹤誤差和鏡面誤差等。由于各類誤差很難量化，這里給出保守誤差條件下的極端結(jié)果，實際情況與仿真結(jié)果會有所不同。

圖3 含誤差情況下太陽爐聚光系統(tǒng)能流密度分布Fig. 3 Heat flux on focal area when considering errors

表2 計算點仿真結(jié)果Table 2 Compare simulation results with the requirements

2 定日鏡研制

2.1 定日鏡總體設(shè)計

充分考慮定日鏡的制作成本、運輸成本以及安裝調(diào)試成本，采用模塊化設(shè)計。如圖4所示，定日鏡反光部分是由9行、7列共63個反光鏡單元組成。為便于安裝和調(diào)節(jié)過程的操作，反光鏡單元之間的間隙為30 mm。定日鏡反光表面總凈面積為70.3 m2，反光表面外輪廓尺寸為8 706 mm × 8 457 mm，定日鏡旋轉(zhuǎn)中心距地面高度為4 450 mm。各反光鏡單元反光面尺寸為1 219 mm × 915 mm（超白鍍銀鏡標準規(guī)格為2 438 mm × 1 830 mm），該規(guī)格大大提高了鍍銀鏡的利用率，對控制定日鏡的成本具有重要意義。

在滿足定日鏡強度和剛度要求的基礎(chǔ)上，整體設(shè)計力求結(jié)構(gòu)簡單，制作安裝方便，成本較低。本定日鏡系統(tǒng)包括立柱、傳動箱、反光鏡支架、單元反光鏡以及控制系統(tǒng)等。定日鏡采用方位加俯仰的跟蹤方式，可全天候跟蹤太陽轉(zhuǎn)動，跟蹤精度好于3 mrad，在6級風(fēng)下仍可正常工作，8級風(fēng)下可進行自我保護。

圖4 一次反光定日鏡總成圖Fig. 4 Diagram of the heliostat

2.2 定日鏡單元反光鏡的設(shè)計

為使單元反光鏡容易調(diào)平，并簡化支架結(jié)構(gòu)，在單元反光鍍銀鏡背面設(shè)計了12個支撐點，通過陶瓷塊與單元反光鏡支架相連接，陶瓷塊與鍍銀鏡通過膠結(jié)的方式連接，即單元反光鏡是由鍍銀鏡、陶瓷塊、單元反光鏡支架以及必要的膠粘劑和螺栓緊固件組成，如圖5所示。

圖5 定日鏡單元反光鏡結(jié)構(gòu)三維示意圖Fig. 5 3D diagram of the heliostat reflector structure

2.3 單元反光鏡面型調(diào)整

選一個具有較高平整度和面積足夠大的平臺，將一次反光定日鏡單元反光鏡倒扣在平臺上，即鍍銀反光鏡一側(cè)與平臺相接觸。松開12個點處連接陶瓷塊的 M6螺栓，使鍍銀鏡與平臺充分接觸，并將單元反光鏡支架調(diào)整到最低，即單元反光鏡支架與鍍銀鏡之間的距離最小。之后，鎖緊各螺母，一個單元反光鏡面型調(diào)整完畢。

2.4 單元反光鏡的安裝與整體面型的調(diào)整

將單元反光鏡通過4個M12的螺栓與整體桁架相連接，通過吊線的辦法或全站儀測量，將各單元反光鏡的法線方向調(diào)節(jié)一致，為達到良好的外觀視覺效果，最好將每個單元反光鏡反光面調(diào)整到一個面內(nèi)，鎖緊各螺母，調(diào)整完畢。調(diào)整后的定日鏡反光效果如圖6所示。

圖6 一次反光定日鏡反射光斑Fig. 6 Light spot of the heliostat

2.5 定日鏡跟蹤控制系統(tǒng)

2.5.1 定日鏡跟蹤控制原理

定日鏡由傳動系統(tǒng)、支架、反光鏡及控制系統(tǒng)4部分組成?？刂葡到y(tǒng)采用方位、俯仰雙軸驅(qū)動的方式控制定日鏡自動跟蹤太陽運行，將不同時刻的太陽平行光線反射至二次聚光鏡，再經(jīng)匯聚反射至吸熱器中，達到獲得高溫的目的。

定日鏡跟蹤控制原理是事先計算出太陽的運動軌跡，即定日鏡所在地理位置觀測的太陽方位（包括太陽方位角和高度角），根據(jù)光學(xué)反射原理和“中心點原則”計算出定日鏡方位軸和高度軸的角度，即定日鏡方位角和高度角，從而實現(xiàn)對日實時跟蹤?！爸行狞c原則”是指當定鏡中心點反射的太陽光線入射在接收面（吸熱器表面）的中心點時，認為此時定日鏡對太陽實現(xiàn)了絕對跟蹤。在這里，假設(shè)太陽光直線傳播且為平行線。

定日鏡的方位角和高度角實際可由定日鏡面的法向量表示，即某時刻定日鏡的姿態(tài)可由該時刻其鏡面法向量唯一確定。因此，為了實現(xiàn)某時刻將定日鏡中心點反射太陽光至吸熱器面中心點，只要確定該時刻定日鏡面法向量即可。

基于上述跟蹤原理，同時考慮到控制系統(tǒng)成本的制約，采用開環(huán)控制（即程序控制）的方法。結(jié)合太陽運動模型和位置算法，以及定日鏡的模型和跟蹤策略，實現(xiàn)定日鏡的跟蹤控制。

2.5.2 定日鏡跟蹤控制系統(tǒng)研制

定日鏡控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。由CPU板給直流電機驅(qū)動器提供脈沖信號和方向信號等控制信號驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)運動，在高度角方向和方位角方向分別由不同的角度傳感編碼器進行鏡面角度檢測并將檢測值反饋到控制器，進而由控制器進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和分析,從而使系統(tǒng)構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。

研制的太陽爐用定日鏡控制系統(tǒng)包括控制柜、控制器、電機及動力線、編碼器信號線、限位傳感器等。電機依照定日鏡機械結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，選取功率400 W、扭矩1.27 N·m、防護等級IP65，考慮到成本因素選取國產(chǎn)直流無刷電機。

定日鏡控制器與外接的帶光電編碼器的直流無刷電機構(gòu)成一個獨立的閉環(huán)系統(tǒng)，控制電機的運行，分為水平和俯仰兩臺電機。水平和俯仰各帶有左右限位和零點檢測開關(guān)，能夠?qū)﹄姍C位置進行檢測和限制。以太網(wǎng)傳輸模塊進行Modbus-TCP通訊，實現(xiàn)多個系統(tǒng)之間的整體協(xié)調(diào)控制。同時，控制板還帶有高精度實時時鐘（real time clock, RTC）芯片，能夠獲得精確的時間，完成天文公式太陽角度的本地計算?？刂破魃系膸щ娍刹量删幊讨蛔x存儲器（electrically erasable programmable read only memory,EEPROM）存儲器用于存儲一些本地參數(shù)，保證掉電后不丟失。控制板自帶溫度傳感器，對控制板所在的環(huán)境溫度進行監(jiān)測，出現(xiàn)過熱情況時進行相應(yīng)的報警和保護。定日鏡跟蹤控制器照片如圖7所示，定日鏡跟蹤控制流程如圖8所示。

圖7 定日鏡控制系統(tǒng)照片：定日鏡控制器（左）；定日鏡就地控制器線路板（右）Fig. 7 Photos of Heliostat control system

圖8 控制邏輯圖Fig. 8 Control logical diagram

3 二次聚光器研制

3.1 二次聚光器設(shè)計說明

二次聚光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在光學(xué)設(shè)計結(jié)果的基礎(chǔ)上進行的。光學(xué)設(shè)計的優(yōu)化結(jié)果表明，二次聚光器的反射面為拋物面，其焦距為 6 m，拋物反射面的中心距地面4 580 mm，與一次反光定日鏡的中心相對應(yīng)。整體拋物反射面由19 × 20陣列的反射鏡單元組成，行列間隙 10 mm，可得到較好的光斑能流密度。反射鏡單元采用的玻璃鍍銀鏡尺寸為450 mm × 450 mm × 4 mm，該規(guī)格尺寸是根據(jù)單元鏡的聚光效果，經(jīng)過多次試驗得來的。背部支撐采用具有一定剛性的金屬框架結(jié)構(gòu)，以保持反射面形狀。圖9為二次聚光器反射鏡單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9 二次聚光器反射鏡單元結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 9 Diagram of concentrator facet structure

二次聚光器支撐結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)強度設(shè)計要求在風(fēng)速32 m/s時進行，保證整體結(jié)構(gòu)能抵抗風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩作用而不被破壞；在風(fēng)速14 m/s進行剛度校核設(shè)計，以保證系統(tǒng)工作時保持較好的聚光精度。

支撐結(jié)構(gòu)整體為模塊化桁架結(jié)構(gòu)形式，包括 4組主體支架模塊和28組反射鏡支架模塊。每個主體支架模塊以4根具有雙向弧度的立柱作為主支撐，構(gòu)成模塊的各構(gòu)件間焊接而成。相鄰主體支架模塊之間為獨立的連桿和連接板，采用螺栓連接方式將4組支架模塊連接為一個整體，螺栓連接方式可以縮短安裝周期。反射鏡支架模塊安裝在主體支架上，用于支撐璃反射鏡。圖10為二次聚光器結(jié)構(gòu)的示意圖，支撐結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點有：

（1）整體支撐結(jié)構(gòu)形狀為雙向曲率的拋物面，便于反射鏡單元的安裝與調(diào)試；

（2）整體支撐結(jié)構(gòu)采用模塊化，便于生產(chǎn)、存放、運輸、安裝等，大大縮短生產(chǎn)周期；

（3）支撐結(jié)構(gòu)的各組成構(gòu)件均采用熱鍍鋅表面處理方法，螺栓標準連接件采用不銹鋼材質(zhì)，增強了支架的耐腐蝕性，延長使用壽命，且可實現(xiàn)20年免維護，節(jié)省了維護成本。

圖10 二次聚光器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.10 Diagram of the concentrator

根據(jù)系統(tǒng)安裝地點的環(huán)境條件，通過有限元計算模型分析二次聚光鏡支撐結(jié)構(gòu)所受外部載荷后，對結(jié)構(gòu)模型施加載荷和邊界約束，然后對結(jié)構(gòu)進行力學(xué)性能計算，分析計算結(jié)果，在此基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)進行反復(fù)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)所承受的外載荷包括風(fēng)荷載、雪荷載、溫度載荷、地震載荷等，此處主要分析了風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)自重對支撐結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。按照總體設(shè)計要求，以風(fēng)速32 m/s進行結(jié)構(gòu)強度計算，即結(jié)構(gòu)在該風(fēng)荷載作用下不被破壞；以風(fēng)速14 m/s進行剛度計算，即結(jié)構(gòu)在該風(fēng)荷載條件下產(chǎn)生的變形不影響聚光器系統(tǒng)的聚光性能。

以風(fēng)向垂直于整體反射面時為例，說明結(jié)構(gòu)的有限元計算過程和結(jié)果。

3.1.1 風(fēng)荷載的計算

風(fēng)荷載如式（7）[23]，式中的各項參數(shù)以《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的規(guī)定作為參考選取計算。

式中：F為每個反射鏡單元所受風(fēng)載荷，kN；βz為高度z處的風(fēng)陣系數(shù)；μs為風(fēng)荷載體型系數(shù)；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；ws為基本風(fēng)壓，kN/m2，A為反射鏡的迎風(fēng)面積，m2；v為風(fēng)速，m/s。強度計算和剛度計算時，F(xiàn)取值分別為312 N和60 N。

3.1.2 整體支架結(jié)構(gòu)的強度計算

圖11為風(fēng)速32 m/s的風(fēng)荷載作用下支架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布云圖。最大應(yīng)力為 112.85 MPa，小于材料的許用應(yīng)力，最大應(yīng)力發(fā)生在第二平臺層的桿件上。

圖11 支架結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布示意圖Fig. 11 Stress distribution diagram of bracket structure

3.1.3 整體支架結(jié)構(gòu)的剛度分析

圖12 為風(fēng)速14 m/s的風(fēng)荷載作用下支架結(jié)構(gòu)的變形示意圖。

圖12 支架結(jié)構(gòu)變形示意圖Fig. 12 Deformation diagram of bracket structure

y向最大位移量對應(yīng)的位移值為x= 0.007 mm、y= -3.52 mm、z= -0.53 mm；z向最大位移量對應(yīng)的位移值為x= 0.004 mm、y= -3.50 mm、z= -0.57 mm。結(jié)構(gòu)位移量均小于5 mm，根據(jù)經(jīng)驗，支撐結(jié)構(gòu)的剛性能夠滿足聚光性能要求。

3.2 二次聚光器反射鏡單元面型的調(diào)整

嚴格意義上講，拋物面二次聚光器反光面不同位置上的反光鏡單元面型不同，為降低制造成本，這里允許聚光效果有一定的偏差，認為不同位置上的反光鏡單元面型相同，因此，二次聚光器反光面就由許多個具有相同面型的反光鏡單元組成。由于二次聚光器反光鏡單元的數(shù)量較多，調(diào)整面型的工作量大，為了提高調(diào)整面型的效率，從光學(xué)分析入手尋找突破。

圖13 物體在平面鏡中成像示意圖Fig. 13 Diagram of the object imaged in a plane mirror

如圖 13 所示，二次聚光器反光鏡單元面型被調(diào)整為曲面之前為平面鏡，在反光鏡單元前方一定距離放置一個與反光鏡單元外輪廓一樣的物體AB，這一距離就是二次聚光器的焦距。在物體 AB的中點位置觀察到其在反光鏡單元中的像為與物體 AB形狀相同，且被縮小的像A"B"；隨著反光鏡單元反光面被調(diào)整為曲面，且曲率越來越大，則物體 AB在反光鏡單元中的像A"B"也會變得越來越大，當像A"B"的外輪廓接近于反光鏡單元的外輪廓時，則視為二次聚光器反光鏡單元的面型調(diào)整到位，如圖14所示。這種調(diào)整面型的方法是基于物體在凹面鏡中的成像得來的，不依賴于晴好的天氣，可以顯著提高調(diào)整面型的效率。

圖14 物體在凹面鏡中成像示意圖Fig. 14 Diagram of the object imaged in a concave mirror

3.3 二次聚光器整體面型的調(diào)整

將調(diào)好面型的反光鏡單元安裝在二次聚光器的支架上，在二次聚光器焦平面的焦點處放置一個足夠大的耐高溫靶面，在靶面上標出二次聚光器焦點的位置。啟動一次反光定日鏡，使其正常跟蹤太陽運動，把所有反光鏡單元的聚光光斑調(diào)整到靶面上焦點的位置，至此，太陽爐的調(diào)試完成，如圖15。經(jīng)測試，光斑中心區(qū)域直徑為180 mm，小于設(shè)計值的200 mm，達到了預(yù)期設(shè)計目標。

圖15 太陽爐研制調(diào)試實際過程：（a）二次聚光器面形調(diào)整過程中的光斑變化；（b）研制完成的系統(tǒng)圖片；（c）熔化鋼板Fig. 15 Construction process of the solar furnace：(a) spot variation during the process of the shape adjustment of the secondary concentrator; (b) solar furnace system; (c) melting steel panel in solar furnace system

4 結(jié) 論

對點聚焦太陽爐的光學(xué)計算、定日鏡和二次聚光器設(shè)計及二次聚光系統(tǒng)的整機調(diào)試方法進行研究，通過在哈爾濱市建立一套系統(tǒng)樣機對設(shè)計及調(diào)試方法進行了驗證。獲得了點聚焦太陽爐的全套設(shè)計方法和產(chǎn)品研制技術(shù)，結(jié)論如下：

（1）根據(jù)用戶需求，通過開發(fā)的點聚焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計軟件，可以計算出典型日一次反光定日鏡在二次聚光器采光面上的聚光情況，可以優(yōu)化設(shè)計二次聚光器的焦距及焦平面上的峰值熱功率。

（2）針對平面型定日鏡和二次聚光器提出了模塊化設(shè)計方法，簡化了整體支架結(jié)構(gòu)，便于運輸和安裝。

（3）定日鏡的反光鏡單元采用12點支撐，保證了反射鏡的高精度調(diào)平。

（4）經(jīng)熔化鋼板測試實驗，光斑中心區(qū)域直徑為180 mm，小于設(shè)計值的200 mm，達到了預(yù)期設(shè)計目標。