国内外太阳能高倍聚光光伏发电技术的比较

一、CPV概述聚光光伏(CPV)太阳能是指利用透镜或反射镜等光学元件，将大面积的阳光汇聚到一个极小的面积上，再将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转化为电能。

光伏发电在经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池之后，目前第三代CPV发电方式正逐渐成为太阳能领域的投资重点，并且CPV模式相对于前两代具有诸多的优势：（1）节省昂贵的半导体材料：CPV是通过提高聚光倍数的方式，减少光伏电池的使用量，而透光镜及反光镜等光学元件的成本远远低于减少的光伏电池成本。

（2）提升光电转换效率：CPV系统采用砷化镓电池并依靠太阳追踪系统实现了更高的光电转换效率，较前两代光伏系统明显缩短能量回收期。

（3）极高的规模化潜力：CPV系统因其光电转换效率高、占地面积小等特点，是建造大型电源电站的最理想的太阳能发电技术，通过简单复制的规模化部署，单一CPV电厂可较容易的达到MW级规模。

（4）成本下降空间巨大：硅电池和薄膜电池已实现产业化生产，规模化效应已得到充分体现，并且其技术较为成熟，未来成本下降的空间已经有限。

而CPV系统的成本下降仍然较大，大批量生产的规模效应，以及聚光系统、电池、冷却系统等效率的进一步提高是成本下降的两大途径。

二、CPV太阳能系统的结构尽管各大厂商所生产的CPV系统的模式不尽相同，但各类CPV系统的组件主要是由四大部分组成，即聚光系统，光伏电池、太阳追踪系统、冷却系统。

1、聚光系统聚光系统是整个CPV系统的最重要的组成部分，它通常由主聚光器和二次聚光器组成，聚光系统的聚光精度很大程度上决定了整个CPV系统的性能高低。

根据聚光方式的不同，聚光系统可分为透射式聚光系统和反射式聚光系统。

（1）透射式聚光系统透射式聚光系统一般采用菲涅耳透镜聚焦的方式，与普通凸透镜相比，菲涅尔透镜只保留了有效折射面，可节省近80%的材料。

目前用于制作菲涅耳透镜的最常用材料是PMMA(俗称“亚克力”或“有机玻璃”)，与玻璃透镜相比，它的优点是重量轻、易加工成型、成本低，而且对自然环境适应性能强，即使长时间在日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变。

关于HCPV 情况高倍聚光太阳能发电（英文缩写HCPV）是采用航天卫星用的砷化镓三结电池（常规多晶硅电池单结）加光学聚光（590-1090倍）提高太阳能到电池上的光能强度进行光伏发电的。

砷化镓三结电池，光电转换效率高达38%以上，但目前价格很高，只有航天不得已用之，作为民用，采用了光学聚光以减少用量，如，我们的HCPV就采用了590倍和1090倍（昊阳的）的两种菲涅尔透镜聚焦形式，每个电池的用量只有10×10mm和5.5×5.5mm大小。

聚焦到电池片上的温度高达800℃。

虽然这样奢华家电池用量减少了数百倍，但随之而来的其他系统就复杂了许多。

1、为提高太阳能利用率和聚光的需要，就必须保证太阳光线始终直射和无偏差的直射到电池芯片上，因此就需要高精度的跟踪系统，支架机械系统的刚强度、控制系统的高精度都形成了高要求；2、为保证光线有效地聚集到电池芯片上，菲涅尔透镜的材料和生产的要求，棱镜布光的要求都很高；3、高温下的芯片散热、导电体的防护和绝缘、防反二极管的工作正常都形成了关键技术；等等、、、、目前上述技术都得到了有效地解决，从而使得HCPV系统得到了应用，系统的发电效率达到了25%以上（常规多晶硅系统效率14%），等效发电时间也提高约25%左右。

但由于现行应用量还很小，没有形成产品的规模化、规范化、系列化，技术、模具和生产的效率成本摊薄到产品上的费用比较高，达到每瓦近20元（含跟踪系统），而目前多晶硅固定式只有10元左右（同比含支架）。

根据测算，格尔木地区非常适合采用HCPV的发电模式，如果采用同一种HCPV的产品规模达50MW，仅减少抛货运输成本一项，就可以在当地建设一个组装厂，50MW的规模可使成本减低20-30%，有100MW的规模，就可使每瓦成本降到11元左右。

接近现行多晶硅的水平。

因其可比常规多晶硅多发电40%以上，则将会有更好的投资价值。

此次国电集团确定在国电电力格尔木项目上进行HCPV的示范，就是看好了HCPV的前景（包括三安公司在南出口的示范也是抱着同样的目的）。

太阳能高倍聚光技术的难言之隐导读: 在太阳能光伏发电中，高倍聚光光伏技术更是被称为最有发展潜力的第三代光伏技术。

但是为什么国际上最老的槽式太阳能光热发电技术还一直是光热发电主流？我国那么多的上市企业干嘛不做太阳能高倍聚光光伏方面的投资呢？说到底是对这个技术存在着疑虑。

太阳能高倍聚光技术可以大大提高发电效率，在太阳能光热发电中，采用高倍聚光技术的塔式和碟式都被称之为效率最高的技术。

在太阳能光伏发电中，高倍聚光光伏技术更是被称为最有发展潜力的第三代光伏技术。

但是为什么国际上最老的槽式太阳能光热发电技术还一直是光热发电主流？我国那么多的上市企业干嘛不做太阳能高倍聚光光伏方面的投资呢？说到底是对这个技术存在着疑虑。

我们以目前炒得很热的太阳能高倍聚光光伏发电为例，三安光电和上海聚恒目前风头最劲，这两家都在国内做了太阳能聚光光伏电站项目。

我们看一下这两家聚光电站的光学系统，三安光电采用的是用高分子材料压铸的菲涅尔透镜，这种材料最好的生产厂家是德国。

其公司号称该材料10年光衰小于10%，20年小于20%。

但由于该材料表面较软（禁不起风砂和清洗打磨），光衰的条件前提不确定性很大，因此，光学系统的寿命是否能保证20年有待观察（毕竟没有先例），而这种材料还有个致命的弱点，温差大会引起变形，这对于要求精度非常高的高倍聚光光伏系统来讲是致命的。

而上海聚恒采用的光学透镜，他们自己说是玻璃的，但是据报导只有常州旭王新能源有限公司真正做出玻璃压铸的菲涅尔透镜（详见OFweek太阳能光伏网2011年10月8号“新型高倍聚光太阳能发电系统CPV用的玻璃菲涅尔透镜”），上海聚恒采用的是在玻璃上用硅胶压铸的菲涅尔透镜方案，而对此技术我们专门询问了全球最大的成像投影生产厂商，苏州的璨飞光学（中国）有限公司龚循平博士，他说：“目前已知的抗紫外线时间最长的能量产的光学硅胶寿命是6年。

”如果说光学系统的寿命问题还有待观察的话，那么，最令人尴尬的则是太阳能聚光电站的跟踪系统技术，全国讲能做的企业不下1000家，还没讲能做的估计有5000家以上。

聚光和非聚光太阳能光伏电池发电实验比较 .txt45 想洗澡吗？不要到外面等待下雨； 想成功 吗？不要空等机遇的到来。摘下的一瓣花能美丽多久？一时的放纵又能快乐多久？有志者要 为一生的目标孜孜以求。少年自有少年狂，藐昆仑，笑吕梁；磨剑数年，今将试锋芒。自命 不凡不可取，妄自菲薄更不宜。 本文由 leehoowi 贡献 pdf 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT,或下载源文件到本机查看。 第2 6卷 第1期 河 J 北 省 1 f 科 t 学 院 e 学 a 报

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摘 要 ： 文主 要 比较 了聚 光和 非聚光条件 下太阳 台匕 能 光伏 电池 的伏 安 特 性 以及 光伏 系统 的发 电性 能 。 实验 结 本 果 表 明 ， 用平 面镜 反 射 的低 倍聚 光方 式可 以增 加 常 规太 阳 能 光伏 电池 的输 出功 率 ． 采 而且 能 改善 光伏 发 电 系 统 的可 靠性 ， 效增 加 光 伏发 电系 统的 日发 电量 。 有 关键词 ： 聚 光 ；太 阳 能 电池 ； 伏安特性 ；光 伏发 电系 统 中 图 分 类号 ： K5 1 一 T 1 文献 标识 码： A S u y 0 h we e ea in o td n t e P o r g n r t0 f s 1 r c1 w ih 0 t0 tc ne t a i n o a e 1 t r wi h u 0 c n r to L I － an U Z i qi g， W ANG a－ u ，LI W ei i PENG

光伏电站投资的国际比较和经验借鉴随着全球对可再生能源的需求增加，光伏电站已经成为一个日趋流行的投资领域。

虽然不同国家的能源政策和市场条件不同，但是相同的是，光伏电站投资在各国都得到了广泛的关注和支持。

本文将分别从投资环境、政策支持、技术水平、市场需求等方面对国际光伏电站投资进行比较和经验借鉴。

投资环境首先，光伏电站投资的成本和效益受到不同国家的自然条件和经济环境影响较大。

一般而言，适宜建设光伏电站的地区应该具备充足的日照、平坦的土地和温和的气候等条件。

例如，澳大利亚因为拥有丰富的太阳资源，所以比较适合建设光伏电站。

此外，地形等条件也对光伏电站投资产生着较大的影响。

例如，德国拥有数量众多的小型光伏电站，这一方面是因为德国地形较为平缓，公共设施相对完备，但也与德国政府出台了多项扶持政策有关。

政策支持作为可再生能源的重要组成部分，光伏电站在全球范围内都得到了政府的广泛支持。

不同国家的政策扶持形式和程度也有所不同。

一般而言，光伏电站扶持政策主要有两种：一是政府经济扶持政策，二是制定有利于发展光伏电站的政策法规。

例如，美国实行了对光伏电站进行产业补贴的政策，对运营商提供较为宽松的贷款条件，推出了光伏电站优先上网政策，从而刺激了光伏电站的建设和发展。

而中华人民共和国则着力解决光伏电站技术创新、生产、安装、运营等环节中的政策问题。

中国政府对光伏电站产业的扶持主要体现在技术和资金上，如印发《关于积极推进太阳能光伏产业创新的指导意见》等多项政策计划。

技术水平光伏电站的技术水平是决定光伏电站成败的关键之一。

目前，光伏电站的安装和维护费用非常高，需要大量的专业技术。

在这方面，德国等国家在技术领域上可以说是遥遥领先，因为在德国建设的光伏电站不仅使用了最先进的技术，还拥有最完善的技术支持和服务保障。

在中国，虽然一些区域如南方日照条件适宜，但光伏电站建设必须要依赖进口核心部件及关键技术，导致投资成本较高。

市场需求光伏电站作为可再生能源的代表之一，具有多种优点，如环保、经济性、灵活性等，所以市场需求也是影响光伏电站投资的因素之一。

【深度】光热发电和光伏发电的区别、优劣势对比与发展前景数年来，环境污染、气候变暖和全球能源危机倍受关注，在此基础上，太阳能光热发电和光伏发电作为太阳能利用的主要方式，其发展前景也吸引到业界的广大视线聚焦，自然地，也引发了对光热发电和光伏发电的区别及孰优孰劣的研究探索。

光热发电和光伏发电的区别发电原理不同光伏电站是利用太阳能电池板吸收太阳光中的可见光形成光电子，产生电流。

光热发电利用熔盐或者油等介质吸收太阳光中的热能，使用汽轮机将其转化为电能。

并网难易不同光伏发电受日光照射强度影响较大，上网后给电网带来较大压力，其发电形式独特，和传统电厂合并难度大。

太阳能光热发电系统可以通过增加储热单元或通过补燃或与常规火电联合运行改善出力特性，输出电力稳定，电力具有可调节性。

就并网难易程度来看，光热发电比常规的光伏发电更具有优势。

通过储热改善光热发电出力特性（槽式和塔式光热发电）。

白天将多余热量储存，晚间再用储存的热量释放发电，这样可以实现光热发电连续供电，保证电流稳定，避免了光伏发电与风力发电难以解决的入网调峰问题。

对环境的污染程度不同光热发电是清洁生产过程，基本采用物理手段进行光电能量转换，对环境危害极小，太阳能光热发电站全生命周期的CO2排放仅为13~19g/kWh。

而光伏发电技术存在致命弱点为太阳能电池在生产过程中对环境的损耗较大，是高能耗、高污染的生产流程。

技术成熟程度不同常规的光伏发电技术，在我国已经发展稳定，技术相对成熟；而光热发电，虽然很早就在国外兴起，但是在我国来说，依然处于技术创新与改进阶段。

光热发电和光伏发电的优劣势对比投资成本方面光热发电投资成本远高于光伏电站。

目前我国建设的大型光伏电站单位造价约为8000元/千瓦，光热约为22000元/千瓦，美国的光伏电站则为2400-3000美元/千瓦，光热约为5100-6200美元/千瓦，光热造价基本上是光伏的2-3倍。

此外，光热电站对规模的敏感度较高，只有在规模足够大的前提下，才能有效实现经济效益。

太阳能光伏与光热发电技术发展概述当前，光热发电产业链正在逐步形成，但全面开展仍有障碍，部分关键设备国产化能力不足，技术研发与应用的重点是提高集热效率和蓄能能力，提升太阳能综合利用效率，实现规模化应用。

光伏与光热发电技术对比分析光伏发电技术已经很成熟，过程简单，无转机，无燃料，无噪声、无污染。

光伏发电最具发展理想特征，是可再生、可持?m 的新能源清洁发电技术。

但目前存在的主要问题也很多：占地面积大，转换效率低，运行不可持续性，并网安全性和电能质量问题突出，受气候环境因素影响大，地域依赖性强，系统成本高且下降空间已不大，晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗等。

这些因素严重制约了光伏产业的发展，随着近年来弃风弃光形势的加剧，国家已叫停多省新增新能源项目。

太阳能光热发电最新进展关键技术方面。

我国在太阳能热发电关键技术和设备方面的研究进展依然缓慢。

光热转换的关键在于太阳能的高效收集，主要技术包括受光面光学设计、选择性表面技术、装置机械结构设计及集热体热结构设计与分析。

镜场设计主要的考虑问题有机械碰撞、光学损失（包括余弦损失、阴影和阻挡损失、衰减损失、溢出损失等）、性能问题等。

槽式反射镜的性能指标包括反射率、聚光性能、机械强度、抗风沙性能、抗腐蚀性能、抗疲劳性能和重量等。

目前主要使用的太阳能收集装置有平板型、真空管、陶瓷和聚焦集热器（槽式、碟式和塔式）四种。

光热产业链上的系统集成、集热管、聚光镜等核心技术和装备还未完全掌握，尤其是聚焦跟踪系统的国产化，严重阻碍太阳能光热市场发展。

塔式光热电站镜场面积的选择主要由设计点吸热器额定功率、太阳直射辐射（DNI）、吸热塔高决定。

在吸热器额定功率和DNI 相同的前提下，吸热塔高越高镜场的面积会略有减小。

定日镜布置距离受吸热塔高、定日镜与吸热塔的相对位置关系、DNI、吸热器最大允许热流密度、吸热器功率等多种因素的限制。

投资建设成本方面。

光热电站成本受国家补贴、光资源条件、储热容量、系统效率、设备价格、融资渠道等因素影响较大，而目前在国家未出台上网电价情况下，基于度电成本为衡量经济效益指标是目前较好，也是较科学的考核方法。

国内外太阳能光伏发电成本综述2011-8-18 11:25:21国际新能源网网友评论1. 国外太阳能光伏发电的快速发展将使大型项目的设置成本朝着每瓦1美元而努力，并使之可与化石燃料相竞争。

截至2011年4月，太阳能光伏发电设置成本仍徘徊在每瓦3美元，这将在技术、公共政策和制造过程取得多个突破，然后到2017年达到美国能源部的SunShot目标每瓦1美元。

太阳能设施的增长已在加快推动，这将不再是一项小的业务，在全世界已成为价值1000亿美元的产业。

其成本降低是如此富有戏剧性，彭博（Bloomberg）公司报道称，太阳能光伏发电可能很快成为与煤炭竞争的对手，在日本和美国加州使其更具竞争性。

规模经济性正在提高，但更快速和一致化的技术改进，将可望使其成本下降到每瓦2美元。

彭博估计，其成本将下降到2020年1.45美元瓦。

美国第一太阳能公司的制造成本在2004~2011年间下降了75.5%，从2004年每瓦2.94美元降至2011年每瓦75美分。

第一太阳能公司还使薄膜和玻璃太阳能电池板效率从2009年的10％提高到2011年的11.2％。

该公司的路线图要求到2014年使每瓦成本降低至64美分。

第一太阳能公司预计到2012年将生产2.9 GW。

GE公司2011年5月26日表示，由于创新，在三到五年内太阳能发电将比化石燃料和核反应堆发电更廉价。

GE认为，如果太阳能发电能达到所希望的15美分/千瓦时,将会有很多人希望家里使用太阳能。

根据美国能源情报署在2001年4月发布的数据，2009年美国平均零售电价在怀俄明州的6.1美分到康乃狄克州的18.1美分之间。

GE在4月宣布已经将薄膜太阳能电池板的效率提高到了创纪录的12.8%。

转换率提高使转化成电力的太阳光使用增加，将有助于在没有补贴的情况下降低成本。

太阳能电池生产商夏普公司预计2011年太阳能发电成木将下降50%，大多数行业专家都表示，太阳能发电的成本现约为0.50美元/KWh，年下降率约为5%。

太阳能光伏发电主要技术与进展（综述）太阳能光伏发电主要技术与进展（综述）（中国电⼒企业联合会科技服务中⼼尹淞）⼀、概述太阳能作为⼀种可永续利⽤的清洁能源，是理想的可再⽣能源。

太阳能光伏发电是太阳能利⽤的⼀种重要形式，是利⽤太阳电池的光伏效应原理将太阳辐射能直接转换为电能的⼀种发电形式。

从能源与环境的⾓度来看，太阳能光伏发电属于真正⽆污染的清洁可再⽣能源。

太阳能光伏发电技术的研究始于⼆⼗世纪五⼗年代，近年得到迅速发展，并⾸先在太阳能资源丰富的国家如德国、⽇本和美国等国家得到了⼤⾯积的推⼴和应⽤。

为了实现能源和环境的可持续发展，世界各国都将光伏发电作为发展的重点，在各国政府的⼤⼒⽀持下，太阳能光伏产业发展迅速，太阳能光伏发电技术也得到了很⼤进展。

⼆、主要技术进展太阳能光伏发电技术主要涉及太阳能电池和矩阵、电源转换（逆变器、充电器）、控制系统、储能系统、并⽹技术等领域，本⽂主要就太阳能并⽹电站涉及的主要技术进⾏综述。

1、太阳能电池太阳电池技术是太阳能发电技术的主要组成部份。

太阳能电池主要有以下⼏种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、⾮晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。

各类型电池主要性能如表1所⽰。

表 1太阳能电池分类汇总表根据表1，晶硅类电池分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件，两种组件最⼤的差别是单晶硅组件的光电转化效率略⾼于多晶硅组件，也就是相同功率的电池组件，单晶硅组件的⾯积⼩于多晶硅组件的⾯积。

单晶硅、多晶硅太阳能电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使⽤寿命长、光电转化效率相对较⾼的特点。

⾮晶硅薄膜太阳能电池具有弱光效应好，成本相对于硅太阳能电池较低的优点。

⽽碲化镉、铜铟硒电池则由于原材料剧毒或原材料稀缺性，其规模化⽣产受到限制。

我国从上世纪50年代起就开始对太阳能电池进⾏研究，上世纪80⾄90年代先后从国外引进多条太阳能电池⽣产线。

近⼏年，太阳能电池的研究开发和⽣产飞跃地发展。

整体上看，我国不但在太阳能电池⽣产能⼒上进⼊国际先进⾏列，⽽且在薄膜太阳能电池的研究开发上达到国际先进⽔平。