登录站点

用户名

密码

自由联盟 - 节能环保

  • 分享

    光伏发电技术的第三次革新

    leaf555 2010-09-17 14:04

    聚光光伏——光伏发电技术的第三次革新

      2009年,全球气候峰会在哥本哈根召开,面对日益恶化的生态环境,全世界就开发新能源与可再生清洁能源达成广泛共识,新能源的开发与利用得到与会代表的一致认可。在新能源中,光伏发电备受瞩目,这是因为太阳以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×1020MW能量,其中有22亿分之一投射到地球上,充分利用太阳能具有持续供能和低碳环保的双重意义,但光伏发电由于过高的生产成本,目前还未能充分进入市场,而聚光光伏以高转换效率、低成本等优势,近些年来在光伏发电系统中备受青睐。

        优势与革新

        与晶硅和薄膜型太阳能发电系统相比,聚光光伏发电转换效率高和半导体材料用量较少,是最具有发展成为大型支撑电源潜力的太阳能发电方式。通过简单复制的规模化部署,单一聚光光伏电厂可以轻易达到兆瓦级级规模,未来这一数字甚至有望达到llOOMW

        规模化潜力高:聚光光伏技术因其光电转化效率高等特点,是在可预见的未来时间里能用于建造大型支撑电源的最理想的太阳能发电技术。

        成本下降空间大:与晶硅和薄膜太阳能发电技术相比,聚光光伏目前3-4美元/Wp的建设成本并无优势,但作为一项新兴技术,随着生产规模的扩大、电池效率的提高、聚光模块的改进等,成本有巨大的下降空间。

        占地面积小:在同等发电量的情况下,聚光光伏电厂的土地占用面积比平板式太阳能要小得多。聚光光伏系统由支柱承载其主要结构体,占地面积极小,且由于系统在地面产生的阴影面积是移动的,所以对电厂所在地的生态影响也较小,面板下方的土地仍然可以用于畜牧等用途。

        耗水量低:通常具有高太阳辐射的地区都比较缺水,聚光光伏系统的整个发电过程中完全不需要水,仅需少量水用于清洁光伏组件的玻璃外壳。与聚光光热(CST)、核电、IGCC等清洁发电技术相比,聚光光伏发电有着明显的节水优势。

    聚光光伏技术是将传统的太阳能光电技术与大规模聚热太阳能发电厂结合起来,一种旨在实现低成本太阳能电力的新型技术。它通过廉价的太阳光反射镜或透射镜,将太阳发射的能量汇聚,实现电池上太阳能量成倍地增加,然后将放大的能量聚焦于效率极高的小光电池上,有效地减少了光电池中半导体材料的用量,即用比较廉价的聚光器来部分代替昂贵的太阳能电池,以减少给定功率所需的电池面积来降低成本。聚光电池的效率现已达41%,可大幅度降低光伏发电的成本。聚光光伏系统与常规平板太阳电池组件相比,发电量提高了40%,组件成本降低了40%,系统的发电成本降低了60%以上,所以高效率、低成本已成为光伏产业中的一大优势,发展前景广获好评,太阳能企业也将目光直接放在“聚光光伏太阳能”的阳光能源上。

    三大组件

    聚光光伏的发展需要三大要素,即聚光太阳能接收器、聚光器、太阳跟踪器。

    聚光太阳能接收器:

    聚光太阳能接收器包括聚光太阳能电池、旁路二极管和散热系统等。聚光太阳能电池是将光能转换为电能的器件,与普通的太阳能电池相比,聚光太阳能电池接收到的电流密度是普通太阳能电池的几十到几百倍,这就需要聚光电池的电阻尽量小,以减少功率损耗,同时要设计适合采集高电流密度的电池栅线。目前国际上聚光电池主要有硅聚光电池和III -V族多结聚光电池两种。硅聚光电池价格便宜,效率稍低,聚光倍率低,一般不超过300倍;III-V族多结聚光电池价格昂贵,效率高,聚光倍率通常在200倍以上。聚光倍率在2~ 100倍,称为低倍聚光;聚光倍率在100~ 1000倍,称为中高倍聚光。

    和普通太阳能电池一样,聚光太

    阳能电池的峰值功率会随着温度的升高而降低,而聚光太阳能电池又是在高光强、大电流下工作。一套设计合理的散热系统对提高发电效率,延长使用寿命起到十分重要的作用。散热系统分为主动式冷却和被动式冷却两种。主动式冷却是指用流动的水或其它介质将聚光组件工作时产生的热量带走,以达到冷却太阳电池的目的;被动式冷却是指太阳能电池方阵产生的热量通过散热器直接散发到大气中。主动式冷却可以更好地降低太阳能电池的温度。但这种方法存在可靠性的问题,如果冷却系统出现问题,太阳能电池组件可能由于过高的温度而烧毁。被动式冷却有较高的可靠性,在聚光倍率小于1000倍的情况下,都可以考虑使用。

    2009年聚光太阳能电池(CPV)的市场规模将以3倍的速度开始递增。最终将占据光伏发电量的30%以上市场。CPV的特点就是聚焦,一般达到500倍以上,伴随而来的就是高温散热问题,成为光伏产业的关键技术之一。

    南京光威能源科技有限公司研制的平板微热管阵列技术有效地解决了这一问题,它是目前解决聚光发电散热降温的最有效方法,是使聚光光伏发电爆发性发展的关键技术之一。平板微热管阵列技术见图l

    聚光器:

    聚光器依光学原理可分为折射聚光器、反射聚光器和荧光聚光器等。在聚光技术中,折射透镜主要使用菲涅耳透镜,这种透镜具有质量轻、厚度薄的特点,更适合大面积使用;反射聚光器主要是镜面反光板,根据聚光倍数的不同制作成长条状或圆盘状。随着聚光倍数的提高,各类新型聚光系统不断推出,这类聚光系统通常在聚光器下增加一个二次聚光器,以达到使射入电池表面光谱更均匀、减少光损失、缩减聚光器到电池距离等目的。

    太阳跟踪器:

    由于聚光光伏组件直射光才能发电,因此必须安装在太阳跟踪器上。通常来说,点聚焦的聚光组件需要二维跟踪机构,线聚焦组件只需要一维跟踪机构。目前跟踪太阳的方法主要有以下几种:

        (1)利用四象限光敏传感器判断太阳的位置。这种跟踪方式精度很高,并且能自我修正,使用最为广泛。

        (2)根据跟踪机构所在地的经纬度计算太阳的位置。这种技术也可配合GPS全球定位来获得更精确的位置信息。

        (3)根据预置的太阳位置数据库或移动轨迹来跟踪太阳。这种跟踪方式比较刻板,换个地点就要更新数据库,跟踪精度也比较低。

        (4)对电池阵的输出功率进行监测,使电池阵的输出功率保持最大。

        无锡吴阳新能源科技有限公司自主研发的具有自主知识产权的高效双轴精密跟踪太阳能光伏系统,能够准确控制太阳能电池组件始终垂直于太阳入射光,从而使单位面积上的电池片聚到足够多的光能,转化成大量的电能:同时可以最大限度地接受太阳光的能量,大大地提高太阳能电池组件的发电效率。该产品与固定安装平板太阳能光伏电站相比,发电量可提高30~ 40%。在同样的用点需求时,太阳能电池板的用量可减少30%以上,从而有效降低太阳能光伏发电系统成本。无锡吴阳新能源科技有限公司太阳能跟踪器系列见图2WXHY-25ST单轴跟踪器与WXHY-25DT双轴跟踪器参数见表1

        目前,用于聚光系统的跟踪器都采取几种不同的跟踪方法来确保跟踪精度和可靠性。跟踪器还需要大风自我保护功能和防暴雪功能来确保组件的安全,而跟踪器传动机构的设计则决定了跟踪器的寿命。对于二维跟踪机构,其跟踪精度基本要求在±0.5

        前景展望

        如今,全球高倍聚光型太阳能电池系统装机量达19兆瓦,计划安装项目已达950兆瓦,西班牙和美国仍是领先国家。据权威机构预测,到2020年聚光型太阳电池市场规模将达到6GW。尽管有专家预测,到2010年,CPV技术的成本将与传统光伏太阳能技术(PV)持平,但是如果CPV

    有得到大规模应用,成本降低则会成为天方夜谭。到目前为止,全世界用于CPV的投资仅10乙美元,而且投资项目规模小、范围窄。因此不论是业内人士还是各大企业都希望政府可以加大对该领域的投资。

        随着太阳能电池效率的提高,聚光太阳能发电系统已经越来越适合建造大型的太阳能电站,高效率不仅能减少电站的占地面积,同时实时跟踪太阳能比固定式组件每年至少增加20%的发电量,当成本降至2美元/W时,将成为太阳能电站的首选。

     
     
     
    自网络
你还不是该群组正式成员,不能参与讨论。 现在就加入