光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術難點全解

　　一、前言

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價格一直居高不下！主要原因是因為太陽能的密度低！太陽照射到地面上的平均光強為1千瓦/平米；單晶硅的轉化率可以達到23%，多晶可以達到16%，薄膜只能可以達到8%。轉換效率最高的砷化鎵電池片能到35%以上，但是用砷化鎵制造的太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體轉換效率只有25%左右。

　　所以為了降低太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價格，增加太陽光強是一個好的解決辦法，要想增大光強需要用凸透鏡或者菲尼爾透鏡或者反光板把光聚起來；這樣就能大大降低硅與砷化鎵的使用量，從而降低太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價格；這就是CPV(聚光光伏發(fā)電系統(tǒng))的由來。

　　二、CPV系統(tǒng)的技術難點

　　CPV太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理比較簡單，為什么到現(xiàn)在全世界也沒有幾家公司做出特別穩(wěn)定且便宜的發(fā)電系統(tǒng)呢！在CPV領域原則上講聚光倍數(shù)越高造價就越便宜但是使用聚光的方式就會出現(xiàn)以下問題。

　　1、 讓單晶硅承受較高倍聚光

　　雖然砷化鎵可以承受1000倍的光強，但是現(xiàn)在砷化鎵價格昂貴，并且砷化鎵中的砷是劇毒物質，不可能大幅度的降低制造成本，另外在以環(huán)保為主題的國際環(huán)境下也不可能大量使用，最后只能是單晶硅；但是單晶硅一般只能承受3到5倍的光強，在CPV領域3到5倍的聚光幾乎不怎么能降低成本，要想大幅度降低成本必須達到10左右。為了達到10倍的聚光必須用特制的單晶硅。

　　2、 散熱：

　　普通的硅光電池板在夏日中午時溫度能到75度以上，普通的硅電池板在兩倍太陽光強下時間一長就會起泡，在5倍太陽光強下10分鐘就會就會起泡，在10倍太陽光強下5分鐘就會起泡，起泡后太陽能電池片就會被氧化，在很短的時間內就會大幅降低效率，另外起泡后由于受熱不均勻，常常有電池片炸裂的，這樣系統(tǒng)就完全不可用。

　　如果太陽能電池板使用鋁或者銅制的散熱片進行自然散熱，需要大量的散熱片，造價特別貴，貴到比硅光片還要貴；如果使用強制風冷，就要使用大量的電能，得不償失，并且風扇的壽命與可靠性不高，要想達到高可靠性必須有錯誤檢查與冗余設置，這樣就會成幾倍增加造價，如果在夏天的中午風扇壞了，整個硅光電池板有可能被徹底燒壞。如果使用水冷除了要使用電力外，造價也不便宜，水冷由于管路多，連接點多，還需要水泵，故障點必然多，可靠性還不如風冷，當然水冷的效率要高于風冷，但是在故障率決定一票否決制的太陽能系統(tǒng)中不可用。

　　3、 反光板：

　　普通的鏡子，塑料反光板由于反射層與骨架層(比如玻璃)熱脹冷縮系數(shù)不一樣在室外2-4年反射面就會脫落，在沙漠高溫差地方可能幾個月就完全不能使用了，并且反光率會慢慢下降。

　　另外國內外也有用高反射率的薄鋁板，但是這種鋁板不能經(jīng)受冰雹，并且不能擦洗，如果擦洗會產生永久性損傷，這種鋁板使用期限為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，遠遠不能達到太陽能系統(tǒng)要求的25年；鋁板有貼保護膜的，但是保護膜造價高，也不防冰雹，不能解決所有問題。另外為了降低成本鋁板一般都為0.3毫米左右，這樣加工特別困難，加工成本特別高。

　　4、 跟蹤器：

　　光伏電池只有在聚光器的焦點才能工作，因為地球陽每時每刻都在轉動，所以必須使用跟蹤器才能保證光伏電池處于聚光器的焦點；跟蹤器是CPV系統(tǒng)的主要系統(tǒng)之一，沒有跟蹤器系統(tǒng)就不能運行，跟蹤器除了保證系統(tǒng)能運行外還能比不帶跟蹤的系統(tǒng)平均多30-40%的電。但是跟蹤器是機械結構，長年累月的運行會出故障，并且會有磨損，跟蹤器如果出現(xiàn)故障系統(tǒng)就不能運行(發(fā)不出電)，如果有磨損了跟蹤精度就會降低，由于CPV系統(tǒng)對跟蹤精度是有要求的，如果精度降低真?zhèn)€發(fā)電系統(tǒng)就不能正常運行。

　　三、解決方法

　　為了解決CPV解決系統(tǒng)的問題，掌握CPV系統(tǒng)的核心技術，北京安信高科的陳平堅總經(jīng)理帶領他的研發(fā)團隊從2008年3月份開始，經(jīng)過2年多的攻關在投入了上百萬的資金，在經(jīng)過了數(shù)不清的失敗后終于悉數(shù)圓滿解決了單晶硅10倍聚光的核心技術，已獲取或者正在申請的專利達到8個之多。

　　1、 讓單晶硅承受較高倍聚光

　　我們經(jīng)過多次改良，終于制造出了能承受15倍光強的單晶硅光伏電池片，并且比同類電池片的功率要增加15%，遠遠超過了世界上的同類產品。

　　2、 散熱：

　　進過幾十次的設計，上10次的試制與修改，終于設計了一套獨特的廉價的散熱器，散熱器不需要任何動力，沒有任何運動部件，非常穩(wěn)定；在外界溫度45度，13倍聚光的情況下能能保證光伏電池的溫度在規(guī)定范圍內。無動力、無運動部件就意味著免維護，高穩(wěn)定，不會因為時間長而改變性能。是同類產品散熱/價格比最低的散熱器。

　　3、 反光板：

　　反光板設計制作還比較順利，進過半年多的思考一次制作就成功，這種反光板的放光率大概在77%，使用壽命不會少于25年，反光率也不會逐年減低，能經(jīng)受冰雹，并且能擦洗，價格每平米大約200元；另外我們設計了一套獨特的加工方法，特別簡單的就能加工。 完全解決了其他反光板的所有問題。

　　4、 跟蹤器：

　　經(jīng)過10幾次的改進，設計了全動型跟蹤器，即整體在一個大盤上，東西轉向整體進行轉動，南北通過聯(lián)軸器也進行統(tǒng)一俯仰，大大的提供了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也大大的降低了造價，降低了風阻，另外設計了一套特別的軸套，不怕水不怕沙，使用壽命為10萬次（我們整個系統(tǒng)的全壽命為1.8萬次），另外智能的控制系統(tǒng)能在有云遮擋的情況下也能使聚光器始終對準太陽，只要太陽一出來系統(tǒng)就立刻能發(fā)電，完全解決了現(xiàn)有跟蹤器的缺點。

　　四、系統(tǒng)價格

　　由于我們的CPV系統(tǒng)幾乎解決所有問題，使造價相對現(xiàn)有太陽能發(fā)電系統(tǒng)來說已經(jīng)大大降低。500千瓦的系統(tǒng)可以做到0.8元/度電；1兆瓦可以做到0.7元/度電；2兆瓦可以做到0.6元/度電；10兆瓦可以做到0.5元/度電；國家能源局測定只有太陽能發(fā)電到0.8元/度電國家才能補貼得起，使用我們的CPV系統(tǒng)完全可以達到要求。
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