中国农业大学信电学院余强教授课题组在太阳模拟器能量调控研究领域取得新进展

近日，信息与电气工程学院电气工程系余强教授课题组研究论文《离散式太阳模拟器聚光器聚焦能流密度分布建模与协调控制优化》（Modeling and coordinated control optimization of the focused flux distribution for a discrete solar-simulator concentrator）在期刊《可再生能源》（Renewable Energy）上正式发表。该期刊是一本涵盖能源科学与工程技术的国际期刊，最新影响因子为9.1，位列JCR分区Q1区，同时被SCIE、EI等数据库收录。

高通量太阳模拟器是太阳能热化学反应、材料制备和高温热利用研究中的重要实验平台，其聚焦能流密度分布直接影响反应器温度场、反应稳定性和目标产物调控效果。然而，由于光源离散分布、聚光误差和焦斑展宽等因素影响，聚焦能流往往难以同时满足峰值强度、分布均匀性和能量利用效率等要求。针对上述问题，该论文以离散式太阳模拟器聚光器为研究对象，构建了理想光学追迹模型与点扩散函数校准模型相结合的双层建模方法，揭示了接收面位置、目标半径、光学功率和系统误差展宽对聚焦能流密度分布的影响规律。在此基础上，论文进一步提出了面向目标能流分布的协调控制优化方法，通过综合调节接收面位置、目标区域尺度和输入光学功率，实现了聚焦能流峰值、非均匀性和目标区域能量占比之间的协同优化。

研究结果表明，在接近系统功率上限时，仅依靠输入功率调节难以继续满足目标能流要求，需要优先通过接收面位置和目标区域参数进行空间重构，再结合功率幅值调节实现精细控制。文章所提出优化策略能够有效降低目标区域内能流分布非均匀性，并提高聚焦能流调控效率。该研究为高通量太阳模拟器的聚焦能流分布设计、反应器热边界条件构建以及太阳能热化学实验平台优化提供了理论基础和方法支撑。

余强教授为论文通讯作者，博士研究生李自豪为该论文第一作者。论文研究得到了国家重点研发计划项目（2024YFF0505800）和国家自然科学基金项目（52376219）的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.renene.2026.126161