鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1907次 | 2020年04月14日
高倍聚光光伏技術(shù)最新進(jìn)展
高倍聚光技術(shù)的市場和產(chǎn)業(yè)在最近幾年取得很大進(jìn)展,以下是一些基本情況:
1.累積的安裝并網(wǎng)已經(jīng)達(dá)到330MWp。其中,超過30MWp的項(xiàng)目有:我國格爾木日芯公司的60MWp和80MWp項(xiàng)目,南非soitec公司44MWp的Touwsrivier項(xiàng)目,美國科羅拉多Amonix公司位于Alamosa的30MWp項(xiàng)目;
2.已經(jīng)證明的可靠性和現(xiàn)場數(shù)據(jù)超過6年;
3.全世界產(chǎn)量500MW/年;
4.高倍聚光的研發(fā)和技術(shù)水平進(jìn)展:已經(jīng)認(rèn)證的電池效率世界記錄為46%,已經(jīng)確認(rèn)的模組(組件)效率世界記錄為36.7%,均由德國FraunhoferISE實(shí)驗(yàn)室獲得。100kW以上項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)分析表明,平均電站效率已經(jīng)達(dá)到74%-80%;
5.自2002年以來,高倍聚光芯片的光電轉(zhuǎn)換效率每年提高0.9%以上。
高倍聚光技術(shù)的特點(diǎn)
作為公共事業(yè)級(jí)的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù),高倍聚光已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)市場,這篇報(bào)告將就以下幾個(gè)方面全面回顧高倍聚光技術(shù)的最新進(jìn)展,包括市場、行業(yè)、研發(fā)和技術(shù)。
盡管這個(gè)行業(yè)在去年經(jīng)歷了一些發(fā)電項(xiàng)目投資上的困難以及一些有關(guān)這項(xiàng)技術(shù)在銀行融資上的議論,但項(xiàng)目安裝仍然在繼續(xù),在成本下降和技術(shù)進(jìn)步方面看起來也還是樂觀的。
高倍聚光的基本原理是利用相對(duì)廉價(jià)的聚光光學(xué)系統(tǒng)來替代昂貴但是高效率的III-V半導(dǎo)體芯片,使得它在發(fā)電度電成本上與光熱技術(shù)和通常的平板(晶硅)系統(tǒng)具有競爭力,特別是在一些高輻射度的地區(qū)。高倍聚光特別適合于在陽光充足的地區(qū)(直射陽光DNI>2000kWh/m2/a)建設(shè)大型發(fā)電項(xiàng)目,超過90%的高倍聚光發(fā)電(HCPV)系統(tǒng)采用高聚光比模組和雙軸跟蹤系統(tǒng)(統(tǒng)計(jì)至2014年十一月)。
所謂高聚光比指的是聚光比在300~1000之間,采用III-V族半導(dǎo)體材料的多結(jié)芯片(如三結(jié)GaInP/InGaAs/Ge)。低倍聚光(LCPV)系統(tǒng)的聚光比一般小于100,通常使用高效的單晶硅芯片,采用單軸跟蹤系統(tǒng)或雙軸跟蹤系統(tǒng),本文對(duì)此不作重點(diǎn)評(píng)述。
越來越多的高倍聚光系統(tǒng)采用的是高聚光比的模組,也就是使用高效的III-V半導(dǎo)體芯片,這種芯片的效率提升非常顯著,直接導(dǎo)致了聚光系統(tǒng)整體的成本下降。在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下,F(xiàn)raunhoferISE實(shí)驗(yàn)室的模組效率已經(jīng)達(dá)到了36.7%,而大多數(shù)的商業(yè)模組已經(jīng)超過了30%。最近幾年,得益于芯片和光學(xué)效率的提升,高倍聚光的AC系統(tǒng)效率也都達(dá)到了25%-29%之間。同時(shí)由于帶跟蹤系統(tǒng)的緣故,高倍聚光系統(tǒng)在電力需求高峰的下午時(shí)段能夠保持可觀的電力輸出。
根據(jù)項(xiàng)目不同,高倍聚光的規(guī)模范圍從kW到MW級(jí)都可以。由于一些跟蹤系統(tǒng)的立柱并不怎么占地方,項(xiàng)目地還可以做其他(如農(nóng)業(yè))用途。
高倍聚光的另外一大優(yōu)點(diǎn)是,不像普通的晶硅系統(tǒng),其電力輸出不太受環(huán)境溫度影響,在氣候炎熱的地區(qū)比較有安裝優(yōu)勢(shì)。
從生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)來看,高倍聚光的初始設(shè)備投資相關(guān)于其他光伏技術(shù)(如晶硅)是比較低的,盡管存在不同的高倍聚光設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝路線。美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的詳細(xì)分析指出,采用菲涅耳透鏡和二次光學(xué)的技術(shù)路線,生產(chǎn)芯片和模組的設(shè)備投資為$0.56/Wp(DC),其他設(shè)計(jì)形式還可能更低。大部分的高倍聚光系統(tǒng)生產(chǎn)廠家還把芯片和光學(xué)部分的生產(chǎn)外包,這樣的話,其生產(chǎn)設(shè)備投資還要低得多。