聚光光伏系統(tǒng)是將用來發(fā)電的陽光聚集在光伏板表面的設(shè)備組成的系統(tǒng)。
原理及構(gòu)成
太陽能聚光光伏技術(shù)(CPV)是一種有效降低光伏發(fā)電成本的途徑,它將光學(xué)技術(shù)與新能源結(jié)合,使光伏電池的發(fā)電大大增加,同時效率不斷得到提高,使用透鏡或反射鏡面等光學(xué)元件,將大面積的陽光匯聚到一個極小的面積上,再通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能。
聚光光伏系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成:光學(xué)系統(tǒng);跟蹤太陽最大照射角運動系統(tǒng);光伏電池系統(tǒng)。
其中的跟蹤運動系統(tǒng)是自動追隨陽光驅(qū)動系統(tǒng),以改變電池板的傾角。
技術(shù)難點
CPV太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理比較簡單,為什么到現(xiàn)在全世界也沒有幾家公司做出特別穩(wěn)定且便宜的發(fā)電系統(tǒng)呢!在CPV領(lǐng)域原則上講聚光倍數(shù)越高造價就越便宜但是使用聚光的方式就會出現(xiàn)以下問題。
讓單晶硅承受較高倍聚光
雖然砷化鎵可以承受1000倍的光強,但是現(xiàn)在砷化鎵價格昂貴,并且砷化鎵中的砷是劇毒物質(zhì),不可能大幅度的降低制造成本,另外在以環(huán)保為主題的國際環(huán)境下也不可能大量使用,最后只能是單晶硅;但是單晶硅一般只能承受3到5倍的光強,在CPV領(lǐng)域3到5倍的聚光幾乎不怎么能降低成本,要想大幅度降低成本必須達(dá)到10左右。為了達(dá)到10倍的聚光必須用特制的單晶硅。
散熱
普通的硅led/'' target=''_blank''>光電池板在夏日中午時溫度能到75度以上,普通的硅電池板在兩倍太陽光強下時間一長就會起泡,在5倍太陽光強下10分鐘就會就會起泡,在10倍太陽光強下5分鐘就會起泡,起泡后太陽能電池片就會被氧化,在很短的時間內(nèi)就會大幅降低效率,另外起泡后由于受熱不均勻,常常有電池片炸裂的,這樣系統(tǒng)就完全不可用。
如果太陽能電池板使用鋁或者銅制的散熱片進(jìn)行自然散熱,需要大量的散熱片,造價特別貴,貴到比硅光片還要貴;如果使用強制風(fēng)冷,就要使用大量的電能,得不償失,并且風(fēng)扇的壽命與可靠性不高,要想達(dá)到高可靠性必須有錯誤檢查與冗余設(shè)置,這樣就會成幾倍增加造價,如果在夏天的中午風(fēng)扇壞了,整個硅光電池板有可能被徹底燒壞。如果使用水冷除了要使用電力外,造價也不便宜,水冷由于管路多,連接點多,還需要水泵,故障點必然多,可靠性還不如風(fēng)冷,當(dāng)然水冷的效率要高于風(fēng)冷,但是在故障率決定一票否決制的太陽能系統(tǒng)中不可用。
反光板
普通的鏡子,塑料反光板由于反射層與骨架層(比如玻璃)熱脹冷縮系數(shù)不一樣在室外2-4年反射面就會脫落,在沙漠高溫差地方可能幾個月就完全不能使用了,并且反光率會慢慢下降。
另外國內(nèi)外也有用高反射率的薄鋁板,但是這種鋁板不能經(jīng)受冰雹,并且不能擦洗,如果擦洗會產(chǎn)生永久性損傷,這種鋁板使用期限為8年左右,并且反光率逐年降低,8年就基本只有40%的反光率了,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到太陽能系統(tǒng)要求的25年;鋁板有貼保護(hù)膜的,但是保護(hù)膜造價高,也不防冰雹,不能解決所有問題。另外為了降低成本鋁板一般都為0.3毫米左右,這樣加工特別困難,加工成本特別高。
跟蹤器
光伏電池只有在聚光器的焦點才能工作,因為地球陽每時每刻都在轉(zhuǎn)動,所以必須使用跟蹤器才能保證光伏電池處于聚光器的焦點;跟蹤器是CPV系統(tǒng)的主要系統(tǒng)之一,沒有跟蹤器系統(tǒng)就不能運行,跟蹤器除了保證系統(tǒng)能運行外還能比不帶跟蹤的系統(tǒng)平均多30-40%的電。但是跟蹤器是機械結(jié)構(gòu),長年累月的運行會出故障,并且會有磨損,跟蹤器如果出現(xiàn)故障系統(tǒng)就不能運行(發(fā)不出電),如果有磨損了跟蹤精度就會降低,由于CPV系統(tǒng)對跟蹤精度是有要求的,如果精度降低真?zhèn)€發(fā)電系統(tǒng)就不能正常運行。
解決方法
1、 讓單晶硅承受較高倍聚光
我們經(jīng)過多次改良,終于制造出了能承受15倍光強的單晶硅光伏電池片,并且比同類電池片的功率要增加15%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了世界上的同類產(chǎn)品。
2、 散熱:
進(jìn)過幾十次的設(shè)計,上10次的試制與修改,終于設(shè)計了一套獨特的廉價的散熱器,散熱器不需要任何動力,沒有任何運動部件,非常穩(wěn)定;在外界溫度45度,13倍聚光的情況下能能保證光伏電池的溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。無動力、無運動部件就意味著免維護(hù),高穩(wěn)定,不會因為時間長而改變性能。是同類產(chǎn)品散熱/價格比最低的散熱器。
3、 反光板:
反光板設(shè)計制作還比較順利,進(jìn)過半年多的思考一次制作就成功,這種反光板的放光率大概在77%,使用壽命不會少于25年,反光率也不會逐年減低,能經(jīng)受冰雹,并且能擦洗,價格每平米大約200元;另外我們設(shè)計了一套獨特的加工方法,特別簡單的就能加工。 完全解決了其他反光板的所有問題。
4、 跟蹤器:
經(jīng)過10幾次的改進(jìn),設(shè)計了全動型跟蹤器,即整體在一個大盤上,東西轉(zhuǎn)向整體進(jìn)行轉(zhuǎn)動,南北通過聯(lián)軸器也進(jìn)行統(tǒng)一俯仰,大大的提供了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,也大大的降低了造價,降低了風(fēng)阻,另外設(shè)計了一套特別的軸套,不怕水不怕沙,使用壽命為10萬次(我們整個系統(tǒng)的全壽命為1.8萬次),另外智能的控制系統(tǒng)能在有云遮擋的情況下也能使聚光器始終對準(zhǔn)太陽,只要太陽一出來系統(tǒng)就立刻能發(fā)電,完全解決了現(xiàn)有跟蹤器的缺點。
系統(tǒng)價格
由于我們的CPV系統(tǒng)幾乎解決所有問題,使造價相對現(xiàn)有太陽能發(fā)電系統(tǒng)來說已經(jīng)大大降低。500千瓦的系統(tǒng)可以做到0.8元/度電;1兆瓦可以做到0.7元/度電;2兆瓦可以做到0.6元/度電;10兆瓦可以做到0.5元/度電;國家能源局測定只有太陽能發(fā)電到0.8元/度電國家才能補貼得起,使用我們的CPV系統(tǒng)完全可以達(dá)到要求。
原標(biāo)題:聚光光伏系統(tǒng)你了解嗎?