聚光光伏發(fā)電綜述0328

2023/2/11聚光光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展綜述中國(guó)工程院院士南京市科協(xié)主席張耀明東南大學(xué)太陽(yáng)能技術(shù)研究中心主任創(chuàng)建可持續(xù)的可再生能源市場(chǎng)——金融危機(jī)背景下光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展國(guó)際研討會(huì)2023/2/12提綱

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)聚光光伏發(fā)電技術(shù)國(guó)內(nèi)外聚光光伏系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)3

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)4光伏發(fā)電可將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，安裝方便。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，光伏產(chǎn)業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，近幾年來(lái)世界光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)均以30%的速度高速增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2040年，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占到人類(lèi)能源利用的20%。光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速5光伏電站6光伏電站6.3MWp,SolarParkMuhlhausen，Germany,4.6MWp,Springerfield,Tucson,Arizona,USA,7光伏建筑一體化8單軸跟蹤光伏電站9雙軸跟蹤光伏電站10大型聯(lián)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置

11跟蹤光伏電站數(shù)據(jù)來(lái)源：王斯成12聚光光伏發(fā)電技術(shù)2007年，美國(guó)Spectrolab將聚光太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率提高到了40.7%，2008年人們利用分光聚光技術(shù)將轉(zhuǎn)換效率提高到42.8%，目前聚光太陽(yáng)能電池正在率先向50%的光電轉(zhuǎn)換效率發(fā)起沖擊。預(yù)計(jì)聚光光伏發(fā)電的成本將在2020年降低到0.8元/kWh以下。目前商業(yè)化平板太陽(yáng)能電池的效率為15%--17%。13聚光光伏技術(shù)優(yōu)勢(shì)聚光光伏發(fā)電技術(shù)是節(jié)約材料、降低成本的有效途徑。半導(dǎo)體材料用量少，相當(dāng)于用普通的金屬、玻璃材料代替昂貴的半導(dǎo)體材料。成本大幅度降低，具有在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。1415聚光光伏系統(tǒng)的構(gòu)成

聚光系統(tǒng)(聚光器、聚光元件)

光伏轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

聚光太陽(yáng)電池組件＋散熱器系統(tǒng)平衡部分(BOS)

太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、控制器及支架等16二十一世紀(jì)初聚光器的發(fā)展點(diǎn)聚焦菲涅耳透鏡

線聚焦菲涅耳透鏡拋物面槽式混合式光學(xué)器件

拋物面碟式17點(diǎn)聚焦菲涅耳透鏡

1819緊湊型雙聚焦菲涅耳透鏡模塊，其模塊壁為玻璃材質(zhì)

FISE與Ioffe研究院開(kāi)發(fā)20

ENTECH公司的丙烯酸拱形線聚焦聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，聚光比24，口徑84cm，電池4cm，雙軸跟蹤。線聚焦菲涅耳透鏡21光伏國(guó)際公司30kW公用聯(lián)網(wǎng)屋頂式線性聚焦系統(tǒng)，聚焦比為10X

，加州薩克拉門(mén)托的薩克拉門(mén)托市政公用區(qū)安裝。22太陽(yáng)系統(tǒng)有限公司聚焦比為500倍的拋物面碟，將要在澳大利亞被用于兩個(gè)聚光系統(tǒng)。拋物面碟式23靜態(tài)聚光器

新南威爾士大學(xué)已開(kāi)發(fā)了一種4倍聚光的靜態(tài)聚光鏡。東京大學(xué)一直在研究二維和三維折射式靜態(tài)聚光鏡。二維透鏡的聚光率為1.65倍，而三維透鏡的聚光率為大約2倍。UPM和ISOFOTON正在開(kāi)發(fā)帶雙面電池的靜態(tài)聚光鏡。24混合式光學(xué)器件－－

RXI聚光鏡的方案

RXI光學(xué)聚光器Heatsink散熱片GaAssolarcellGaAs太陽(yáng)電池25電池直徑3mm聚光鏡對(duì)角線10cm模塊厚度3cm聚光比1000角孔徑±1.5°UPM（馬德里技術(shù)大學(xué)）設(shè)計(jì)的RXI微型聚光鏡原型26聚光光伏組件EUCLIDES項(xiàng)目采用了由BPSolarex制造的硅埋入觸點(diǎn)太陽(yáng)電池。

ENTECH和國(guó)際光伏公司使用了經(jīng)修改的單結(jié)太陽(yáng)電池

III-V族半導(dǎo)體單結(jié)和多結(jié)太陽(yáng)電池2728GaAs-GaSb多結(jié)電池的原型聚光鏡模塊面積為486cm2。該模塊是FISE與Ioffe理工學(xué)院合作開(kāi)發(fā)的29美國(guó)特拉華大學(xué)超高效太陽(yáng)能電池元件示意圖（42.8％，2008）低倍寬角度聚光器+分光元件+多結(jié)電池色散元件聚光元件多結(jié)太陽(yáng)能電池30國(guó)外聚光光伏計(jì)劃（1）歐盟聚光太陽(yáng)電池系統(tǒng)項(xiàng)目EUCLIDESC-rating項(xiàng)目IDEOCONTE項(xiàng)目（2）美國(guó)High-PerformancePhotovoltaic計(jì)劃（3）澳大利亞澳大利亞國(guó)立大學(xué)與Solahart共同建立了Rockingham聚光光伏系統(tǒng)。31系統(tǒng)類(lèi)型光學(xué)元件聚焦比電池型式冷卻跟蹤應(yīng)用規(guī)模年份點(diǎn)聚焦于單個(gè)電池透鏡50<X<500Si被動(dòng)雙軸PanelRamónAreces–馬德里技術(shù)大學(xué)1kW1978年P(guān)CA-意大利安莎多1kW1978年沙特阿拉伯的SOLERAS村350kW1981年鳳凰城天空港機(jī)場(chǎng)250kW1982年P(guān)OCAAlphaSolarco陣列10kW1989年內(nèi)華達(dá)電力公司的AmonixIHPVC系統(tǒng)18kW1995年AmonixIHCPV加利福尼亞Pomona技術(shù)大學(xué)15kW1998年點(diǎn)聚焦于一組電池拋物面碟X>500GaAs雙軸Broken山太陽(yáng)場(chǎng)（澳大利亞）1MW建造中線性聚焦系統(tǒng)透鏡15<X<60Si被動(dòng)雙軸Entech–3M/澳斯汀系統(tǒng)300kW1990年Entech-20KwPVUSA系統(tǒng)20kW1991年Entech–CSW太陽(yáng)公園100kW1995年Entech-TU電能公園100kW1995年P(guān)VI–加州洛杉磯CleanAirNow30kW1996年P(guān)VI，薩克拉門(mén)托市政公用區(qū)30kW1996年P(guān)VI亞利桑那公共服務(wù)3kW1996年主動(dòng)E-系統(tǒng)-PV/達(dá)拉斯機(jī)場(chǎng)用的熱系統(tǒng)25kW1982年鏡子15<X<60Si被動(dòng)愛(ài)伯克奇BDM公司辦公區(qū)EUCLIDES系統(tǒng)450kW1999年主動(dòng)PV/熱Acurex-系統(tǒng)60kW1981年50kW1982年32

EUCLIDES是由歐洲委員會(huì)資助的一個(gè)聚光太陽(yáng)電池系統(tǒng)的項(xiàng)目，于1998年11月完成。該系統(tǒng)包括14個(gè)電池方陣，每個(gè)方陣由138個(gè)聚光電池組件和140個(gè)槽式拋物鏡面組成，每個(gè)方陣長(zhǎng)84m,單軸跟蹤，幾何聚光率為38.2，功率為480kWp，散熱方式為被動(dòng)式，電池為激光刻槽埋柵電池。槽式反射線聚焦。33C-Rating項(xiàng)目(2000.06－2003.05)，由歐洲委員會(huì)EC資助，目的是制定光伏聚光元件和組件的標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)光伏聚光系統(tǒng)的市場(chǎng)化。34IDEOCONTE項(xiàng)目的目標(biāo)是找出基于硅電池的最合適的聚光光伏系統(tǒng)系統(tǒng)配置方案。項(xiàng)目對(duì)若干跟蹤結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的性能進(jìn)行精確估算及成本分析35

ConcentratingTechnologies的MicroDish采用Spectrolab的多結(jié)聚光太陽(yáng)能電池（當(dāng)時(shí)為世界最高效率37.2%），拋物面反射鏡，雙軸跟蹤.并入美國(guó)Arizona公共電網(wǎng).36

澳大利亞SolarSystemsPty公司CS500，單臺(tái)功率35kW，采用效率22%的單晶硅太陽(yáng)能電池，旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡聚光，聚光比500，水冷，四柱支撐聚光太陽(yáng)能電池組件.37陳應(yīng)天”八面玲瓏”數(shù)倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)中科院理論物理所樓頂示范光伏發(fā)電裝置上海世博會(huì)行政中心并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)蒙古鄂爾多斯205kW聚光光伏電站示范安徽應(yīng)天新能源公司新廠區(qū)10kW獨(dú)立光伏電站38我們?cè)诰酃夤夥矫娴难芯抗ぷ?.5維跟蹤，V形聚光二維跟蹤，菲涅爾高倍聚光一維跟蹤，蝶形聚光二維跟蹤，蝶形聚光39一維跟蹤，V形聚光光伏光熱綜合利用，同時(shí)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和光熱利用二維跟蹤，蝶形聚光二維跟蹤，V形聚光40單立柱跟蹤雙U型聚光光伏發(fā)電單元

41軌道驅(qū)動(dòng)跟蹤雙U型聚光光伏發(fā)電單元

42200kW聚光光伏并網(wǎng)示范工程鳥(niǎo)瞰圖200kW聚光光伏并網(wǎng)示范工程4320