聚光光伏发电综述

聚光光伏发电综述第一页，共45页。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第二页，共45页。

太阳能光伏发电技术第三页，共45页。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%。光伏产业发展迅速第四页，共45页。光伏电站第五页，共45页。光伏电站6.3MWp,SolarParkMuhlhausen，Germany,4.6MWp,Springerfield,Tucson,Arizona,USA,第六页，共45页。光伏建筑一体化第七页，共45页。单轴跟踪光伏电站第八页，共45页。双轴跟踪光伏电站第九页，共45页。大型联动跟踪太阳装置

第十页，共45页。跟踪光伏电站数据来源：王斯成第十一页，共45页。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%。第十二页，共45页。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。第十三页，共45页。第十四页，共45页。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＋散热器系统平衡部分(BOS)

太阳自动跟踪系统、控制器及支架等第十五页，共45页。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混合式光学器件

抛物面碟式第十六页，共45页。点聚焦菲涅耳透镜

第十七页，共45页。第十八页，共45页。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研究院开发第十九页，共45页。

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。线聚焦菲涅耳透镜第二十页，共45页。光伏国际公司30kW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。第二十一页，共45页。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。抛物面碟式第二十二页，共45页。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。UPM和ISOFOTON正在开发带双面电池的静态聚光镜。第二十三页，共45页。混合式光学器件－－

RXI聚光镜的方案

RXI光学聚光器Heatsink散热片GaAssolarcellGaAs太阳电池第二十四页，共45页。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°UPM（马德里技术大学）设计的RXI微型聚光镜原型第二十五页，共45页。聚光光伏组件EUCLIDES项目采用了由BPSolarex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第二十六页，共45页。第二十七页，共45页。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第二十八页，共45页。美国特拉华大学超高效太阳能电池元件示意图（42.8％，2008）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第二十九页，共45页。国外聚光光伏计划（1）欧盟聚光太阳电池系统项目EUCLIDESC-rating项目IDEOCONTE项目（2）美国High-PerformancePhotovoltaic计划（3）澳大利亚澳大利亚国立大学与Solahart共同建立了Rockingham聚光光伏系统。第三十页，共45页。系统类型光学元件聚焦比电池型式冷却跟踪应用规模年份点聚焦于单个电池透镜50<X<500Si被动双轴PanelRamónAreces–马德里技术大学1kW1978年PCA-意大利安莎多1kW1978年沙特阿拉伯的SOLERAS村350kW1981年凤凰城天空港机场250kW1982年POCAAlphaSolarco阵列10kW1989年内华达电力公司的AmonixIHPVC系统18kW1995年AmonixIHCPV加利福尼亚Pomona技术大学15kW1998年点聚焦于一组电池抛物面碟X>500GaAs双轴Broken山太阳场（澳大利亚）1MW建造中线性聚焦系统透镜15<X<60Si被动双轴Entech–3M/澳斯汀系统300kW1990年Entech-20KwPVUSA系统20kW1991年Entech–CSW太阳公园100kW1995年Entech-TU电能公园100kW1995年PVI–加州洛杉矶CleanAirNow30kW1996年PVI，萨克拉门托市政公用区30kW1996年PVI亚利桑那公共服务3kW1996年主动E-系统-PV/达拉斯机场用的热系统25kW1982年镜子15<X<60Si被动爱伯克奇BDM公司办公区EUCLIDES系统450kW1999年主动PV/热Acurex-系统60kW1981年50kW1982年第三十一页，共45页。

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。第三十二页，共45页。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。第三十三页，共45页。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第三十四页，共45页。

ConcentratingTechnologies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%），抛物面反射镜，双轴跟踪.并入美国Arizona公共电网.第三十五页，共45页。

澳大利亚SolarSystemsPty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.第三十六页，共45页。陈应天”八面玲珑”数倍聚光光伏发电系统中科院理论物理所楼顶示范光伏发电装置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聚光光伏电站示范安徽应天新能源公司新厂区10kW独立光伏电站第三十七页，共45页。我们在聚光光伏方面的研究工作1.5维跟踪，V形聚光二维跟踪，菲涅尔高倍聚光一维跟踪，蝶形聚光二维跟踪，蝶形聚光第三十八页，共45页。一维跟踪，V形聚光光伏光热综合利用，同时进行光电转换和光热利用二维跟踪，蝶形聚光二维跟踪，V形聚光第三十九页，共45页。单立柱跟踪双U型聚光光伏发电单元

第四十页，共45页。轨道驱动跟踪双U型聚光光伏发电单元

第四十一页，共45页。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第四十二页，共45页。20倍聚光光伏发电系统采