聚光光伏发电系统的技术难点分析
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聚光光伏组件效率降低在生产侧的原因分析及解决方法随着光伏产业的不断发展,光伏组件的效率成为了聚光光伏组件研究和生产中需要关注的重要问题之一。
在生产过程中,由于各种原因,聚光光伏组件的效率可能会出现降低的情况,这不仅会影响光伏组件的发电能力,而且还会影响光伏发电屋顶项目的经济效益。
因此,本文将对聚光光伏组件效率降低的原因做出分析,并提出相应的解决方法。
一、原因分析1. 温度效应在聚光光伏组件中,高温会影响光伏组件的导电性能和光电转换效率,进而导致组件效率的降低。
具体表现为组件中电子能级的激发程度和载流子的流动速度降低,从而限制了组件的最大输出功率。
2. 光照度不足在低光照下,较大保护角度将导致聚光光伏组件的效率下降。
由于非集中作用的太阳能电池对全方位的入射光具有响应,基本上可以保证太阳能电池在全天候的日照条件下发挥最大的输出功率。
然而,在过高或过低的日照条件下,由于总光照度的不同,组件的效率也会相应的降低。
3. 灰尘和污染物灰尘和污染物会在光伏组件表面积累,并阻碍太阳能电池的光照。
同时,污染物强烈反射太阳的光线,导致光伏组件表面温度的升高,进而紊乱电子的结构,从而导致组件效率降低。
4. 反射和漏电聚光光伏组件的反射和漏电是会对组件效率造成很大的影响。
在自然界中太阳辐射的光线中,有40%以上的是反射回去的。
反射影响严重的太阳能电池表面有助于窃取我们需要的太阳能量。
而漏电性能的降低会直接影响组件的输出电流,从而影响了组件的最终发电能力。
二、解决方法1. 通过激光技术优化电极通过利用激光技术来提高太阳能电池的电极,从而提高其在强光环境中的效果。
激光技术可以实现高精度和高速度的加工,同时有效地减少了不必要的浪费和排放。
2. 光伏温度控制系统在实际生产过程中,通过光伏温度控制系统来降低组件表面的温度,以提高组件的效率。
同时,通过对表面结构进行优化可以提高组件的光照效果,从而提高组件的发电能力。
3. 维护保养经常对聚光光伏组件进行维护保养,包括清洁组件表面上的灰尘和污染物,并避免因大风天气等原因导致的损坏。
聚光光伏组件效率降低在生产侧的原因分析及解决方法随着太阳能光伏市场的竞争越来越激烈,太阳能光伏组件的质量成为了制约光伏产业发展的瓶颈之一。
其中,聚光光伏组件的效率降低已成为行业关注的问题之一。
本文将从生产侧的角度分析聚光光伏组件效率降低的原因,并提出相应的解决方法。
1. 光学设计方面聚光光伏组件的光学设计是关键因素之一,其直接影响其效率。
若设计不合理,则容易导致组件漏光、反射、散光等现象,导致组件效率降低。
2. 硅芯片材料质量不佳硅芯片是光伏组件的核心部件,若硅芯片质量不合格,则其效果必然不佳。
同时,硅芯片加工过程中也容易出现污染或损伤的情况,而这些都会导致组件效率降低。
3. 接线和封装不当聚光光伏组件的接线和封装也对组件效率产生直接影响。
若接线不当、接触不良,则会导致电流流失,而封装不当则容易使组件散热不良,在较高温度下工作也会导致能量损失。
解决方法加强聚光光伏组件的光学设计,提高组件的质量和效率。
通过优化反射率、透明度,减少组件的漏光,确保组件的最大光吸收。
同时,通过对传输光线的对称性、光线亮度等细节部分进行调整,更好地提升组件的利用效率。
选用优质的硅芯片材料,加工过程中确保硅芯片不受到污染和损伤,提高其转换效率。
同时,在组件的选材和生产过程中严格控制热膨胀系数,使得组件在工作中能够更好地承受温度变化和其他外力影响。
针对接线和封装过程中存在的问题,可以进行相应的优化。
在接线方面,要提高接触的精度和质量,严格保证接触不松动,避免电流流失。
在封装方面,则需要针对组件的散热问题,更好地解决组件在高温下工作时的散热问题,防止组件产生热解现象。
总之,聚光光伏组件效率降低是多方面因素造成的问题,而想要提升组件效率,需要全面进行优化和改进。
通过切实的技术改进和创新,可以更好地解决目前存在的问题,进一步推动光伏产业的发展。
我国光伏发电产业存在的问题及对策建议一、背景介绍光伏发电是指利用太阳能将光能转化为电能的一种发电方式。
我国光伏发电产业自2005年起快速发展,成为全球最大的光伏市场。
然而,随着政策调整和市场竞争加剧,我国光伏发电产业也面临着一些问题。
二、存在的问题1.过度依赖政策支持目前,我国光伏发电产业仍然过度依赖政策支持。
政府对于太阳能补贴的不断调整和缩减,导致了一些企业生产成本上升,利润下降。
2.技术水平有待提高与欧美等发达国家相比,我国在太阳能电池研究方面还有很大的差距。
目前,我国主要使用的是晶体硅太阳能电池板,这种技术虽然成熟稳定,但是效率较低。
3.产业链不完善目前我国光伏产业链中上游材料、中游组件和下游系统集成等环节还有很大的提升空间。
尤其是在关键材料和核心零部件方面,我国仍然需要大量进口。
4.市场竞争激烈光伏发电市场竞争激烈,企业利润空间不断缩小。
一些小型企业难以生存,而大型企业则面临着巨大的压力。
三、对策建议1.加强技术研发政府应加大对太阳能电池板技术的支持力度,鼓励企业加强技术创新和研发。
同时,也可以通过引进国外先进技术和人才来提升我国光伏产业的核心竞争力。
2.完善产业链政府应加强对光伏产业链的引导和规划,促进上下游产业链的协同发展。
同时也要鼓励企业投资建设更完善的产业链。
3.优化政策环境政府应根据市场需求和行业特点制定稳定、可持续的政策措施,避免频繁调整太阳能补贴政策。
同时也要加快推进光伏发电市场化改革,鼓励企业自主创新和发展。
4.提高品质和服务水平企业应加强产品品质和服务水平的提升,提高客户满意度。
同时也要加强企业之间的合作和互助,共同发展。
四、结论我国光伏发电产业面临的问题是多方面的,需要政府、企业和社会各界共同努力来解决。
政府应加强对光伏产业的引导和支持,鼓励企业加强技术研发和完善产业链。
企业则应加强品质和服务水平提升,共同推动我国光伏产业健康发展。
屋顶分布式光伏发电项目施工重点难点分析及应对措施本工程为屋顶集成式、高压侧太阳能并网项目,总功率6.1MWp,属于中型并网发电系统,本公司在此类项目中积累了丰富的施工经验,针对本次工程,重点将放在如下:1.1基础放线厂房光伏安装区域为矩形,首先确定好厂房的光伏安装区域,然后再根据光伏区域确定装饰材料安装区域。
材料装饰区域的确定应该考虑到合理性、美观性、对称性。
厂房金属屋面存在两个光伏安装区域,每个光伏安装区域已经确定好,如何在区域内做好基础放线至关重要。
厂房基础放线主要采用如下措施:(1)根据图纸合理分配支座间距,确定好每一列太阳能电池组件由哪两列波峰做为受力点。
(2)将铝合金支座先安装固定在波峰受力点,然后安装铝合金轨道。
1.2吊装现场环境较复杂,施工人员较多,吊装前,应先对场地进行实际考察,确定好起重机的吊装点,确定好吊装方案。
主要制定如下措施与规定:(1)起重机的行驶道路,必须坚实可靠。
起重机不得停置在斜坡上工作,起重机支腿前要找平,绝不允许起重机两侧一高一低。
(2)严禁超载吊装,超载吊装有两种危害,一是断绳重物下坠,二是“倒塔”。
(3)禁止斜吊,斜吊会造成超负荷及钢丝绳出槽,甚至造成拉断绳索和翻车事故;斜吊会使物体在离开地面后发生快速摆动,可能会砸伤人和碰坏其他物体。
(4)要尽量避免满负荷行驶,构件摆动越大,超负荷就越多,就可能发生翻车事故。
短距离行驶,只能将构件离地30cm左右,且要慢行,并将构件转至起重机的前方。
拉好溜绳,控制构件摆动。
(5)有些起重机的横向与纵向的稳定性相差很大,必须熟悉起重机纵横两个方向的性能,进行吊装工作。
(6)绑扎构件的吊索须经过计算,所有起重机工具,应定期进行检查,对损坏者作出鉴定,绑扎方法应正确牢靠,以防吊装中吊索破断或从构件上滑脱,使起重机失重而倾翻。
(7)在吊装前,布置好警戒线,安排专职安全巡检人员,以防其他施工人员误入吊装区域内。
(8)在吊装太阳能电池组件时,由于整箱太阳能电池组件重量较大,而金属屋面的承受能力有限,整箱吊装电池组件时,要指挥吊车不要让箱体全部力量压在屋顶上,材料吊装至屋面时,由工人负责搬运分开放置在安装好的太阳能支架上。
聚光光伏太阳能发电系统市场与技术调研究报告北京万桥兴业机械有限公司前言目前及相当长的时期我国能源供需矛盾十分突出,为此,除了合理开发和利用石化能源和水力、核能外,将加速开发利用可再生能源<风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等)。
如今我国已出台“中华人民共和国可再生能源法”。
在法律上把可再生能源的开发和利用提高到我国能源发展的战略高度,这将大大地推动包括太阳能光伏发电在内的可再生能源的发展。
近几年,我国太阳能光伏组件产量几乎是以每年翻番的速度增长,但太阳能光伏技术开发和利用的水平不仅远低于发达国家,也落后于印度、巴西等发展中国家。
目前阻碍我国太阳能光伏发电系统大规模推广应用的瓶颈是系统价格和发电成本太高。
聚光光伏技术研发在国外已经有三十多年历史,但聚光光伏电站的商业化运营目前在全球范围内仍处于起步阶段,最根本的原因还是成本太高。
尽管聚光光伏有很多优点,如占地面积小、发电效率高、节省材料、减少污染,等等;但聚光光伏的最大缺点就是成本太高,其成本大大高于多晶硅。
太阳能行业还属于政府补贴的一个高成本行业,但政府补贴毕竟是有限的、不可延续的。
如果成本始终大大高于多晶硅的话,聚光光伏产业的发展肯定要受制约。
只有把成本降到一定程度,或者有突破性的技术出来,聚光光伏的市场才能打开。
关键字:聚光光伏、成本、市场……1 聚光光伏太阳能发电系统的原理及应用1.1聚光光伏<CPV)的原理聚光光伏<CPV)是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术,CPV是聚光太阳能发电技术中最典型的代表。
使用晶硅电池和薄膜电池进行光电转换,分别是第一、第二代太阳能利用技术,均已得到了广泛应用。
利用光学元件将太阳光汇聚后再进行利用发电的聚光太阳能技术,被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。
1.2 聚光光伏<CPV)的应用任何资源区聚光光伏太阳能发电系统<CPV)都有效率优势,但目前在资源区才有成本竞争优势,适合我国大西北地区。
光伏行业面临的困难
1. 原材料成本上涨
光伏组件的主要原材料包括硅料、玻璃、铝框等,这些原材料的价格近年来持续上涨,增加了光伏制造商的生产成本。
2. 补贴政策调整
各国为促进光伏产业发展,曾实施过各种补贴政策。
但近年来,一些国家调整或削减了补贴力度,使光伏发电的经济性受到影响。
3. 贸易争端和反倾销
一些国家对进口的光伏产品征收高额关税或实施反倾销措施,影响了光伏产品的出口。
这加剧了行业内的竞争,挤压了利润空间。
4. 技术进步放缓
近年来,光伏转换效率的提高速度有所放缓,新技术和新工艺难以大规模商业化应用,阻碍了成本的进一步下降。
5. 电网并网限制
部分地区电网无法消纳过多的光伏发电,对新增光伏电站并网造成限制,制约了产业的进一步发展。
6. 竞争加剧
光伏行业的竞争日趋激烈,来自国内外的众多厂商都在争夺市场份额,利润空间被进一步压缩。
7. 融资困难
光伏项目前期投资大,回收期长,加之行业前景的不确定性,使得光伏企业在获得融资方面面临较大困难。
聚光光伏发电产业的四大制约因素据报道,《“十二五”节能环保产业发展规划》最快9月出台。
相关人士预计,新兴光电产业的发展将受到重视,未来高聚光太阳能产业将面临巨大的机遇。
不过,由于核心技术、设备、人才、渠道等方面的瓶颈,我国高聚光太阳能产业还面临一系列挑战。
光电产业发展较为迅速的厦门积累了许多经验,未来有望为其他地区提供借鉴。
四大因素制约高聚光太阳能产业发展高倍聚光电池芯片一般采用Ge衬底,利用MOCVD外延工艺,分波段吸收太阳光以提高转换效率。
目前,我国还不能大规模生产高聚光太阳能电池。
中国光伏产业联盟的一位研究员在接受中国经济时报记者采访时认为,这种状况主要是由四个方面的原因造成的。
一是成本较高。
目前生产的高聚光太阳能电池主要是GaAs电池,其电池芯片的生产成本较高。
另外,此种电池的外围封装、透镜和二次光学装置也需要很大的资金投入。
二是可靠性问题。
高聚光太阳能电池都有太阳光跟踪系统。
这是一种高精度系统,对周围环境的要求很高。
由于高聚光太阳能的聚光性,其温度变高,会影响电池芯片的封装、散热,最终会影响电池功能的发挥。
三是市场应用。
聚光光伏由于各种原因在商业上的应用还不成熟。
目前光伏市场主要集中于欧美国家,不过,这些国家的光伏产品应用主要是屋顶系统,这在某种程度上限制了高倍聚光电池的发展。
四是相关元素的毒性问题。
高聚光太阳能电池中含有砷元素,这是一种剧毒元素。
这在一定程度上限制了高聚光太阳能电池的大规模生产。
不过,作为具有潜力的发展项目,高聚光太阳能电池也具有大规模生产的潜在优势。
上述研究员认为,晶体硅太阳能电池的生产技术已经比较成熟,生产成本几乎没有下降空间。
在高聚光太阳能电池的生产成本中,电池芯片的成本占15%,高精度的太阳光跟踪系统的成本占20%,封装成本约占20%,相关光学器件的成本占10%。
有效降低高聚光太阳能的外围生产成本可以降低高聚光太阳能电池的生产成本。
此外,高聚光太阳能电池的转化效率比较高,目前已达到43%,未来有望突破50%。
光伏发电行业面临的挑战分析 (一)
当前,光伏发电行业虽然已经有了一定的发展,但是面临的挑战仍然存在。
为了更好地促进光伏发电行业的发展,应该对它们面临的挑战进行深入的分析。
一、技术挑战
光伏发电的技术是其发展的基础,但是现在仍然存在一定的挑战。
首先,光伏发电的成本高于传统的燃煤发电,因此需要不断降低成本来提高效益。
其次,由于太阳能的周期性和间歇性,光伏发电的能源存储和输送能力有限,因此需要开发更高效的储能技术。
二、政策挑战
政策环境对于光伏发电行业的发展具有重要的影响。
但是,目前中国的政策仍然存在一定的不稳定性和不确定性。
例如,降低补贴政策,对于光伏发电企业产生的影响将是非常明显的。
因此,政策应该保持稳定,使得企业可以有更好的预测性和可持续性。
三、市场挑战
市场是企业发展的重要组成部分,但是光伏发电行业的市场竞争较为激烈。
光伏发电企业需要面对传统的火力发电和新能源领域的竞争,因此需要改进技术来提高效益,降低成本,以此来获得更好的市场地位。
四、环保挑战
环保是一个日趋严峻的问题,光伏发电企业需要不断拓展自己的节能减排工作,从而获得更好的发展机遇。
此外,产品的环保性对于企业的信誉也有很大的影响。
因此,企业应该关注环保问题,提高其产品的环保性能以赢得更多消费者的认可。
综上所述,光伏发电行业虽然发展前景广阔,但也存在着一些挑战。
企业需要不断提高技术水平,改进管理模式,尽快找到适应市场的策略,加强环保管理,以达到可持续发展的目标。
同时,政府应该制定更好的支持政策,为光伏发电行业的快速发展提供良好的政策环境。
屋顶分布式光伏发电项目施工重点难点分析及应对措施本工程为屋顶集成式、高压侧太阳能并网项目,总功率6.1MWp,属于中型并网发电系统,本公司在此类项目中积累了丰富的施工经验,针对本次工程,重点将放在如下:1.1基础放线厂房光伏安装区域为矩形,首先确定好厂房的光伏安装区域,然后再根据光伏区域确定装饰材料安装区域。
材料装饰区域的确定应该考虑到合理性、美观性、对称性。
厂房金属屋面存在两个光伏安装区域,每个光伏安装区域已经确定好,如何在区域内做好基础放线至关重要。
厂房基础放线主要采用如下措施:(1)根据图纸合理分配支座间距,确定好每一列太阳能电池组件由哪两列波峰做为受力点。
(2)将铝合金支座先安装固定在波峰受力点,然后安装铝合金轨道。
1.2吊装现场环境较复杂,施工人员较多,吊装前,应先对场地进行实际考察,确定好起重机的吊装点,确定好吊装方案。
主要制定如下措施与规定:(1)起重机的行驶道路必须坚实可靠。
起重机不允许在斜坡上停止工作,起重机支腿应先放平。
绝对不允许吊车两边有高有低。
(2)严禁超载吊装。
超载吊装有两个危害,一是绳索断了重物掉下来,二是塔倒了。
(3)禁止斜挂,会造成超载和钢丝绳出槽,甚至造成断绳、翻车事故;斜吊会使物体离开地面后迅速摆动,可能伤人,也可能损坏其他物体。
(4)尽量避免满载行驶。
部件摆动越大,过载越多,可能导致翻车事故。
短距离行驶时,只能将组件吊离地面30cm左右,缓慢移动,将组件转到起重机前方。
拉绳子,控制组件的摆动。
(5)有些起重机的水平和垂直稳定性差别很大,所以你必须熟悉起重机的垂直和水平性能,才能进行吊装工作。
(6)绑扎构件的吊索必须经过计算。
所有的起重工具都应定期检查,并对损坏的工具进行鉴定。
绑扎方法要正确、牢固,防止吊索在吊装过程中断裂或从构件上滑落,导致起重机失去重量而倾翻。
(7)在吊装前,布置好警戒线,安排专职安全巡检人员,以防其他施工人员误入吊装区域内。
(8)在吊装太阳能电池组件时,由于太阳能电池组件整箱重量较大,金属屋顶的承载能力有限,在吊装太阳能电池组件整箱时,需要指令吊车不要让箱体的所有动力都压在屋顶上。
2019.4·今日自动化 13
控制系统与技术 Control system and technology
0 引言太阳能作为一种清洁能源,对于环保工作有着巨大的帮助作用。近些年来国内的光伏发电系统也在进行着不断的完善,并且取得了很多喜人的成果,但是由于该系统形成的时间比较短,因此在实际的工作以及与大电网的并网过程中还是会出现一些问题,想要推进国内新能源事业的发展,对于这些问题就必须要给予高度重视。1 光伏发电系统介绍1.1 构成光伏发电系统的工作,其基本原理是利用光生伏打效应。当太阳光照射到光伏元件之后,由于存在着光生伏打效应,因此光伏元件内部的电荷会产生聚集,从而形成电动势,最终使得光能转化为电能。目前主流的光伏发电系统都是由太阳能电池板、逆变器、直流配电器、交流配电器等装置组成[1]。在太阳能转化为电能之后,流经直流配
电箱,最终汇集到逆变器中。如果系统中存在蓄电池、那么就会向其进行充电,使直流电变为交流电。1.2 并网方式在光伏发电系统与大电网连接的环节中,需要在逆变器所输出的正弦波电流频率与相应位置的电网电压频率保持同步的情况下才能达到预期的效果。目前的并网手段主要有两种。第一种是全部上网,该系统所产生的将能将全部输送给大电网,然后由大电网进行统一的调配,最终向用户进行供电。这种并网的一大特点就是光伏发电系统与大电网之间是单向交换,而且电压的等级在10kV以上。第二种就是自发自用余电上网,这种并网方式的特点是系统所产生的电能优先满足自身负荷的需求,如果出现了多余再输送到大电网中。2 突出问题2.1 雷击由于电网以及负电荷能够产生感应,因此会产生比较高的电压,当出现了雷雨天气的时候,一旦雷电击穿该区域空间,将会与之产生感应电流,强大的瞬间电流对于光伏发电系统具有毁灭性地破坏作用,不仅影响了电力企业的效益,在极端的情况下还会对居民的生命安全产生威胁。2.2 研究不到位光伏发电系统的工作原理与传统的发电模式有着本质区别,尽管单一的系统并网接入点功率不大,但是想要保证稳定的电力供应就需要在不同的地方建设大量的光伏发电装置,这些设备不仅数量众多,而且分布比较分散,因此在与大电网进行并网的过程中会出现问题,导致发现系统无法正常运转。
光伏发电扶贫项目EPC工程的难点特点分析及采取的措施1.1主要难点、特点
(1)工程工期较短,人力需求较大,光伏电站场区附近劳动力较少,人力组织较困难。
光伏电站主要为户外施工,高温天气和下雨天气对施工影响较大。
工程工期短,工程量大,建筑施工和安装施工交叉较多,场地占用、道路交通相互制约,影响工期进度。
1.2应对措施及建议
很据以上难点及困难,总承包方将快速反应,及时由项目经理组建项目部,组织管理人员和施工人员进场,从人、机、料、法、环五个方面多方面着手在最短的时间快速形成生产局面。
对朝阳上新井光伏发电项目的施工特点进行分析并加以控制。
(2)光伏电站施工的关键路径为光伏区土建和安装,保证基础施工进度和施工质量将作为我项目部重点工作之一。
光伏区施工由于工作面大,可采用增加人工、机械的方式,合理组织规划,保证整个工程的进度。
做好员工的防暑降温工作,保证员工的劳防用品供给,确保施工高效有序进行。
针对现场的土建与安装的交叉施工,项目部将组织施工单位进行科学组织安排,对工期进行优化,实施流水段划分,
各工程队平行作业,同时尽量避免交叉作业。
对由于土地征用方面引起的“阻工”现象,总承包方积极、及时进行协调解决。
由施工过程中引起的“阻工”现象,总承包方与施工承包方及时进行协调处理,保证现场的施工进度。
天津职业职业技术学院毕业设计(论文)题目:太阳能聚光光伏系统发电的研究技术进展学生姓名:学号:专业:班级:指导老师:年月日引言:目前,世界上已经商业化并开始规模化推广应用的太阳能发电技术的主要有四种,硅基太阳电池(包含单晶硅与多晶硅)、薄膜太阳电池、太阳能聚光光伏发电(CPV)、太阳能聚光光热发电(CSP)。
四种太阳能发电技术各有特点,其中硅基太阳电池是目前光伏发电的主流,约占世界太阳能光伏发电总量的80%以上,但晶体硅的提炼与加工成本相对较高,高耗能与环境污染等问题制约了其后续的发展。
薄膜型太阳电池虽然转换效率低,但弱光响应相对较好,成本相对硅基太阳电池低而发展迅速。
硅基太阳电池与薄膜型太阳电池适合小规模电站特别是阳光屋顶与建筑一体化发电。
相对硅基太阳电池和薄膜型太阳电池,聚光光伏与光热发电技术以高效、低成本、环保等优势在美国、欧洲等国家和地区发展迅速,适合在阳光辐照指数DNI 大于1350 的地区大规模与超大规模太阳能电站发电,但需要追日跟踪系统与阳光直射,系统相对复杂。
据美国可再生能源研究所预测,至2020 年,全球聚光光伏与光热发电规模将达到120GW 的产业规模。
高效太阳能聚光光伏发电技术聚光光伏发电系统是利用光学系统将太阳能汇聚在太阳能电池芯片上,利用光伏效应把光能转化为电能的发电技术。
聚光光伏发电技术分为透射式聚光光伏发电系统与反射式聚光光伏发电系统。
目前,国际上高效聚光光伏发电系统的聚光倍率大约在250 倍-1000 倍,最高的达到了1200 倍。
聚光倍率的提高是有限度的,随著聚光倍率的提升,光能利用效率提升与成本降低明显,但随之而来的是光学系统难度加大、追日跟踪精度的提高与散热问题突出,超过800 倍的聚光光伏发电系统对光学系统模组、追日跟踪系统及散热技术提出了挑战。
高效太阳能聚光光伏发电系统的优势相对硅基太阳电池主要体现在高效、低成本、环保三个方面:高效:世界上聚光光伏发电系统模组的转换效率约在20%-28%,最高的达到了30%,是目前其它太阳电池发电技术难以达到的。
聚光式太阳能热发电关键技术研究摘要:国家人口数量在不断增加,各项资源消耗数量较为庞大,国内现有能源可供人类使用年限逐渐减少,为保障资源消耗速断减慢,国家极为重视可再生资源的循环与利用,而其中最广为人知的便是太阳能发热、发电技术。
随着太阳能技术的普及,国内市场需求量不断扩大,国家便建立了许多太阳能光热发电示范项目,很多大型电力企业也逐渐应用了太阳能光热发电技术,据统计国内太阳能光热发电市场每年都会以400MW的速度持续增长,尤其是在青海、西藏一带此种技术更是常见,当然也为国民带来了极多便利,节约了不可再生资源的消耗,进一步解决我国能源短缺的问题。
基于此,本文便对聚光式太阳能光热发电技术进行简单探讨,仅供参考。
关键词:太阳能;热发电;聚光式;技术;引言:聚光式太阳能热发电技术是一种可以将空气中的光能进行集中处理为热能,在转化为电能的一种发电系统。
主要使用反射镜或者透镜将大面积阳光进行汇聚,在借助光学原理将其集中到一个较为细小的区域中,从而使得太阳能集中,而发电机感受到太阳光的照射使得温度上升,在通过光热转换原理将太阳能成功转换为热能,最后在采用蒸汽涡轮发动机等设备将热能转化为电能,从而产生日常用电。
当前聚光式太阳能热发电已逐渐被商业化,且全球使用太阳能热发电技术产生电能的数量已达到1095 MW。
总体而言太阳能是一种可再生能源,同时也是一种清洁型能源,相对而言可限制太阳能的条件较少,在实施和应用上相对容易,其电力转化力度也较为强大,有助于实现大容量发电。
同时太阳能发电的优势远不止于此,其还具有发电稳定、全过程无污染、电网匹配性好,对周边生态环境影响相对较小的优势,因此,尤其受到各大商业用电企业的重视。
一、塔式聚光太阳能热发电技术塔式发电系统主要是采用众多单独形式跟踪太阳光能的定日镜或称之为定向反射镜,以此来将太阳能中的热辐射转送至高塔顶内的高温集热器之中,在采用能量转换装置将太阳能中的热能传送给导热介质,最后在通过热导蒸汽机使其产生热蒸汽,从而驱动蒸汽轮机发电机组发电。
聚光光伏发电系统的技术难点分析
因为太阳能的密度低!太阳照射到地面上的平均光强为1千瓦/平米;单晶硅的转化
率可以达到23%,多晶可以达到16%,薄膜只能可以达到8%。转换效率最高的砷化镓电池
片能到35%以上,但是用砷化镓制造的太阳能发电系统整体转换效率只有25%左右。
所以为了降低太阳能发电系统的价格,增加太阳光强是一个好的解决办法,要想增
大光强需要用凸透镜或者菲尼尔透镜或者反光板把光汇聚起来;这样就能大大降低硅与
砷化镓的使用量,从而降低太阳能发电系统的价格;这就是CPV(聚光光伏发电系统)的
由来。
CPV系统的技术难点
CPV太阳能发电系统原理比较简单,为什么到现在全世界也没有几家公司做出特别
稳定且便宜的发电系统呢!在CPV领域原则上讲聚光倍数越高造价就越便宜但是使用聚
光的方式就会出现以下问题。
1、 让单晶硅承受较高倍聚光
虽然砷化镓可以承受1000倍的光强,但是现在砷化镓价格昂贵,并且砷化镓中的砷
是剧毒物质,不可能大幅度的降低制造成本,另外在以环保为主题的国际环境下也不可
能大量使用,最后只能是单晶硅;但是单晶硅一般只能承受3到5倍的光强,在CPV领域3
到5倍的聚光几乎不怎么能降低成本,要想大幅度降低成本必须达到10左右。为了达到10
倍的聚光必须用特制的单晶硅。
2、 散热:
普通的硅led/'' target=''_blank''>光电池板在夏日中午时温度能到75度以上,
普通的硅电池板在两倍太阳光强下时间一长就会起泡,在5倍太阳光强下10分钟就会就会
起泡,在10倍太阳光强下5分钟就会起泡,起泡后太阳能电池片就会被氧化,在很短的时
间内就会大幅降低效率,另外起泡后由于受热不均匀,常常有电池片炸裂的,这样系统
就完全不可用。
如果太阳能电池板使用铝或者铜制的散热片进行自然散热,需要大量的散热片,造
价特别贵,贵到比硅光片还要贵;如果使用强制风冷,就要使用大量的电能,得不偿失,
并且风扇的寿命与可靠性不高,要想达到高可靠性必须有错误检查与冗余设置,这样就
会成几倍增加造价,如果在夏天的中午风扇坏了,整个硅光电池板有可能被彻底烧坏。
如果使用水冷除了要使用电力外,造价也不便宜,水冷由于管路多,连接点多,还需要
水泵,故障点必然多,可靠性还不如风冷,当然水冷的效率要高于风冷,但是在故障率
决定一票否决制的太阳能系统中不可用。
3、 反光板:
普通的镜子,塑料反光板由于反射层与骨架层(比如玻璃)热胀冷缩系数不一样在室
外2-4年反射面就会脱落,在沙漠高温差地方可能几个月就完全不能使用了,并且反光率
会慢慢下降。
另外国内外也有用高反射率的薄铝板,但是这种铝板不能经受冰雹,并且不能擦洗,
如果擦洗会产生永久性损伤,这种铝板使用期限为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,远远不能达到太阳能系统要求的25年;铝板有贴保护膜的,
但是保护膜造价高,也不防冰雹,不能解决所有问题。另外为了降低成本铝板一般都为
0.3毫米左右,这样加工特别困难,加工成本特别高。
4、 跟踪器:
光伏电池只有在聚光器的焦点才能工作,因为地球阳每时每刻都在转动,所以必须
使用跟踪器才能保证光伏电池处于聚光器的焦点;跟踪器是CPV系统的主要系统之一,
没有跟踪器系统就不能运行,跟踪器除了保证系统能运行外还能比不带跟踪的系统平均
多30-40%的电。但是跟踪器是机械结构,长年累月的运行会出故障,并且会有磨损,跟
踪器如果出现故障系统就不能运行(发不出电),如果有磨损了跟踪精度就会降低,由于
CPV系统对跟踪精度是有要求的,如果精度降低真个发电系统就不能正常运行。
解决方法
为了解决CPV解决系统的问题,掌握CPV系统的核心技术,北京安信高科的陈平坚
总经理带领他的研发团队从2008年3月份开始,经过2年多的攻关在投入了上百万的资金,
在经过了数不清的失败后终于悉数圆满解决了单晶硅10倍聚光的核心技术,已获取或者
正在申请的专利达到8个之多。
1、 让单晶硅承受较高倍聚光
我们经过多次改良,终于制造出了能承受15倍光强的单晶硅光伏电池片,并且比同
类电池片的功率要增加15%,远远超过了世界上的同类产品。
2、 散热:
进过几十次的设计,上10次的试制与修改,终于设计了一套独特的廉价的散热器,
散热器不需要任何动力,没有任何运动部件,非常稳定;在外界温度45度,13倍聚光的
情况下能能保证光伏电池的温度在规定范围内。无动力、无运动部件就意味着免维护,
高稳定,不会因为时间长而改变性能。是同类产品散热/价格比最低的散热器。
3、 反光板:
反光板设计制作还比较顺利,进过半年多的思考一次制作就成功,这种反光板的放
光率大概在77%,使用寿命不会少于25年,反光率也不会逐年减低,能经受冰雹,并且能
擦洗,价格每平米大约200元;另外我们设计了一套独特的加工方法,特别简单的就能加
工。 完全解决了其他反光板的所有问题。
4、 跟踪器:
经过10几次的改进,设计了全动型跟踪器,即整体在一个大盘上,东西转向整体进
行转动,南北通过联轴器也进行统一俯仰,大大的提供了系统的稳定性,也大大的降低
了造价,降低了风阻,另外设计了一套特别的轴套,不怕水不怕沙,使用寿命为10万次
(我们整个系统的全寿命为1.8万次),另外智能的控制系统能在有云遮挡的情况下也能
使聚光器始终对准太阳,只要太阳一出来系统就立刻能发电,完全解决了现有跟踪器的
缺点。
系统价格
由于我们的CPV系统几乎解决所有问题,使造价相对现有太阳能发电系统来说已经
大大降低。500千瓦的系统可以做到0.8元/度电;1兆瓦可以做到0.7元/度电;2兆瓦可以
做到0.6元/度电;10兆瓦可以做到0.5元/度电;国家能源局测定只有太阳能发电到0.8
元/度电国家才能补贴得起,使用我们的CPV系统完全可以达到要求。