第三代聚光太阳能(CPV)发电方式,正逐渐成为太阳能领域的焦点

2018-01-29 10:46:58 admin

光伏发电经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池,目前产业化进程正逐渐转向高效的CPV系统发电。与前两代电池相比,CPV采用多结的III-V族化合物电池,具有大光谱吸收、高转换效率等优点;而且所需的电池面积不大,以相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料,在大规模应用于发电时可有效降低成本、降低生产能耗。
  CPV系统具有转换率优势和耐高温性能。硅电池的理论转换效率大概为23%,单结的砷化镓电池理论转换效率可达27%,多结的III-V族电池对光谱进行了更全面的吸收,其理论转换率可超过50%。即使考虑到聚光和追踪所产生的误差损失,目前的CPV系统转换效率可达25%,高于目前市售晶硅电池17%左右的转换效率。此外,GaAs系电池的高温衰减性能强于硅系电池,更适合应用于日照强烈的荒漠地区。CPV系统的生产过程更加节能环保。聚光倍数越大,所需的光伏电池面积越小,对于高达几百倍的HCPV系统来说,硬币大小的转换电池就可转换碗口面积的光能。在节省半导体材料用量的同时,降低了太阳能发电系统的生产成本和能耗,使得CPV具有更短的能量回收期。
  CPV发电渐具成本优势,更具成本下降潜力。随着CPV技术的更加成熟以及生产规模的进一步扩大,普遍预计2010年内即可实现较低的平准化电力成本(LCOE),低于晶硅和薄膜电池。未来,若对光伏发电设备的生产环节征收碳排放税,CPV的投资回收期仅会延长1~2个月,晶硅和薄膜电池均会延长1年以上,届时CPV的相对成本优势将更加明显。
  CPV将长期与晶硅、薄膜电池共存。CPV由于系统的复杂性,较适用于大型的光伏发电电站,可采用统一的追日控制方式和冷却系统。而晶硅和薄膜电池更适用于较小型的家用和商用发电系统,长期来看,CPV并不会完全取代晶硅和薄膜电池的市场,正如薄膜电池不会完全取代晶硅电池一样。
  市场规模具备高速增长潜力。目前全球的CPV装机不到200MW,预计今后几年内,随着技术优势和成本优势的体现,市场规模将有爆发式的增长,未来10年年均增速预计在40%以上。到2020年行业总产值可达500亿元左右。我国目前仅有少量示范电站,未来随着光伏装机容量的提升,CPV的市场也将逐渐打开。
  CSP也将逐渐步入规模化应用。CSP系统主要是对太阳能聚光产生的热量进行利用,CSP虽然不需使用光伏电池,但依然需要大量的光学聚光器。预计2015年新增装机将达到5.5GW。