聚光光伏发电综述0328

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聚光光伏技术优势
聚光光伏发电技术是节约材料、降低成本 的有效途径。
半导体材料用量少，相当于用普通的金属、 玻璃材料代替昂贵的半导体材料。 成本大幅度降低，具有在国内推广应用和 参与国际竞争的优势。
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聚光光伏系统的构成
聚光系统(聚光器、聚光元件) 光伏转换系统
聚光太阳电池组件＋散热器
低倍宽角度聚光器+分光元件+多结电池
色散元件 聚光元件
多结太阳能电池
美国特拉华大学超高效太阳能电池
元件示意图（42.8％，2008）
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国外聚光光伏计划
（1）欧盟 聚光太阳电池系统项目EUCLIDES
C-rating项目
IDEOCONTE项目 （2）美国 High-Performance Photovoltaic计划 （3）澳大利亚
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聚光光伏组件
EUCLIDES项目采用了由BP Solarex制造的硅埋入触点 太阳电池。 ENTECH和国际光伏公司使用了经修改的单结太阳电池 III-V族半导体单结和多结太阳电池
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GaAs-GaSb多结电池的原型聚光镜模块 面积为486cm2。该模块是FISE与Ioffe理工学院合作开发的28
规模 1 kW 1 kW 350 kW 250 kW 10 kW 18 kW 15 kW 1 MW
年份 1978年 1978年 1981年 1982年 1989年 1995年 1998年 建造中
点聚焦于 一组电池 线性聚焦 系统
抛物面 碟 透镜
X > 500
GaAs
双轴
Broken山太阳场（澳大利亚）
系统平衡部分(BOS)
太阳自动跟踪系统、控制器及支架等
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二十一世纪初聚光器的发展
点聚焦菲涅耳透镜
线聚焦菲涅耳透镜
抛物面槽式 抛物面碟式 混合式光学器件
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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点聚焦菲涅耳透镜
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紧凑型双聚焦菲涅耳透镜模块， 其模块壁为玻璃材质
FISE与Ioffe研究院开发
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线聚焦菲涅耳透镜
ENTECH公司的丙烯酸拱形线聚焦聚光光伏发电系统，聚光比24，口径84cm，电 池4cm，双轴跟踪。
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C-Rating 项目(2000.06－2003.05)，
由欧洲委员会EC资助，目的是制定光 伏聚光元件和组件的标准， 促进光伏 聚光系统的市场化。
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IDEOCONTE项目的目标是找出基于硅电池的最合适的聚光光伏系统系统 配置方案。项目对若干跟踪结构系统的性能进行精确估算及成本分析 34
Concentrating Technologies的MicroDish采用 Spectrolab 的多结聚光太阳能电池（当时为世界最高效率37.2%），
UPM和ISOFOTON正在开发带双面电池的静态聚光镜。
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混合式光学器件－－ RXI聚光镜的方案
RXI光学聚光器 Heat sink 散热片 GaAs solar cell GaAs太阳电池
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UPM（马德里技术大学）设计的RXI微型聚光镜原型
电池直径3mm 聚光镜对角线10cm 模块厚度3cm 聚光比1000 角孔径±1.5°
光伏发电可将太阳能直接转换成电能，安装方便。 自20世纪80年代以来，光伏产业是世界上增长最快的高新 技术产业之一，近几年来世界光伏发电产业均以30%的速
度高速增长。据预测，到2040年，太阳能光伏发电将占到
人类能源利用的20%。
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光伏电站
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光伏电站
4.6 MWp, Springerfield, Tucson, Arizona, USA,
二维跟踪，蝶形聚光
光伏光热综合利用，同时进 行光电转换和光热利用
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单立柱跟踪双U型聚光光伏发电单元
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轨道驱动跟踪双U型聚光光伏发电单元
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200kW聚光光伏并网示范工程鸟瞰图
200kW聚光光伏并网示范工程
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20倍聚光光伏发电系统
采用光电转换 效率18%以上 的高效太阳能 电池、多面反 射镜组合直接 反射的聚光器 以及高效散热 器，非常有希 望在技术上取 得重大突破。
抛物面反射镜，双轴跟踪. 并入 美国Arizona 公共电网.
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澳大利亚Solar Systems Pty 公司CS500，单台功率35kW， 采用效率22%的单晶硅太阳能电池，旋转抛物面反射镜聚光， 聚光比500，水冷，四柱支撑聚光太阳能电池组件 .
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陈应天”八面玲珑”数倍聚光光伏发电系统
创建可持续的可再生能源市场 ——金融危机背景下光伏产业的发展国际研讨会
聚光光伏发电技术发展综述
中国工程院院士 南京市科协主席
张耀明
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东南大学太阳能技术研究中心主任
2015-3-20
提 纲

太阳能光伏发电技术


聚光光伏发电技术
国内外聚光光伏系统

发展趋势
2015-3-20
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太阳能光伏发电技术
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光伏产业发展迅速
澳大利亚国立大学与Solahart共同建立了 Rockingham 聚光光伏系统。
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系统类型 点聚焦于 单个电池
光学元 件 透镜
聚焦比 50 < X< 500
电池 型式 Si
冷 却 被 动 双轴
跟踪
应用 Panel Ramón Areces –马德里技术大学 PCA-意大利安莎多 沙特阿拉伯的SOLERAS村 凤凰城天空港机场 POCA Alpha Solarco 阵列 内华达电力公司的Amonix IHPVC系统 Amonix IHCPV加利福尼亚Pomona技术 大学
中科院理论物理所楼顶示范光伏发电装置
安徽应天新能源公司新厂区10kW独立光伏电站
上海世博会行政中心并网光伏发电系统
内蒙古鄂尔多斯205kW聚光光伏电站示范
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我们在聚光光伏方面的研究工作
二维跟踪，菲涅尔高倍聚光
1.5维跟踪，V形聚光
一维跟踪，蝶形聚光
二维跟踪，蝶形聚光
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一维跟踪，V形聚光
二维跟踪，V形聚光
1999年 1981年 1982年
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EUCLIDES是由欧洲委员会资助的一个聚光太阳电池系统的项目，于 1998年11月完成。该系统包括14个电池方阵，每个方阵由138个聚光 电池组件和140个槽式抛物镜面组成，每个方阵长84m,单轴跟踪，几 何聚光率为38.2，功率为480kWp，散热方式为被动式，电池为激光 刻槽埋栅电池。槽式反射线聚焦。
15 < X < 60
Si
被 动
双轴
Entech –3M/澳斯汀系统 Entech-20Kw PVUSA系统 Entech – CSW太阳公园 Entech-TU电能公园 PVI –加州洛杉矶Clean Air Now PVI，萨克拉门托市政公用区 PVI 亚利桑那公共服务
300 kW 20 kW 100 kW 100 kW 30 kW 30 kW 3 kW 25 kW
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光伏国际公司30 kW公用联网屋顶式线性聚焦系统， 聚焦比为10X ，加州萨克拉门托的萨克拉门托市政公用区安装。
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抛物面碟式
太阳系统有限公司聚焦比为500倍的抛物面碟， 将要在澳大利亚被用于两个聚光系统。
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静态聚光器
新南威尔士大学已开发了一种4倍聚光的静态聚光镜。 东京大学一直在研究二维和三维折射式静态聚光镜。 二维透镜的聚光率为1.65倍，而三维透镜的聚光率 为大约2倍。
6.3 MWp, Solar Park Muhlhausen，Germany,
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光伏建筑一体化
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单轴跟踪光伏电站
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双轴跟踪 光伏电站
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大型联动跟踪太阳装置
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跟踪光伏电站
数据来源：王斯成
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聚光光伏发电技术
2007年，美国Spectrolab将聚光太阳电池的转换 效率提高到了40.7%，2008年人们利用分光聚光 技术将转换效率提高到42.8%，目前聚光太阳能 电池正在率先向50%的光电转换效率发起冲击。 预计聚光光伏发电的成本将在2020年降低到0.8元 /kWh以下 。目前商业化平板太阳能电池的效率为 15%--17%。
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聚光光伏发电技术的未来
超过30%的高光电转换效率
低成本，常规光伏将在2015-2018年达到每 度电1元钱的宏伟目标，聚光技术将在3-5 年内实现每度电1元钱的目标，并有望与常 规电力价格相当。
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谢 谢！
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1990年 1991年 1995年 1995年 1996年 1996年 1996年 1982年
主 动 镜子 15 < X < 60 Si 被 动 主 动 爱伯克奇BDM公司办 公区
E-系统-PV/达拉斯机场用的热系统
EUCLIDES系统 PV/热Acurex-系统
450 kW 60 kW 50 kW