低倍聚光系统是以太阳高度角不跟踪为前提而设计的,这类聚光系统多采用晶体硅太阳电池作为发电芯片,聚光器的形式基本都使用槽式或平面反射式聚光器,通常在太阳电池侧面或四周设置几块反光镜,以增加电池表面接收的太阳光。反射式聚光器聚光倍数较低,如能配备简单的跟踪装置,也会增加聚光的效果,对于要求不高,误差不敏感的场合可以采用单轴跟踪器,即在东西方向跟踪。由于聚光倍数比较低,一般不必配备专门的散热器。很多生产企业对于低倍聚光光伏系统进行了长期研发,为了和普通平板固定式光伏方阵系统进行竞争,采取了多种不同的技术路线,多数采用反射式聚光,如SunPower公司采用聚光7×,并且配备跟踪器;Skyline High Gain Solar公司采用10×复合抛物面聚光器并带有跟踪器;Abengoa Solar NT公司采用1.5×和2.2×反射平面镜并带有跟踪器;JX Crystals公司采用聚光3×;Megawatt Solar采用聚光20×。Solaria公司则采用聚光2×折射式聚光器并带有跟踪器的形式。
SunPower公司1985年就开始从事聚光系统的研发,近来推出的C-7型跟踪低倍聚光系统(见图13.8)每台功率为14.7kWp,系统电压1 000V。由108块136Wp组件组成,组件效率20.1%。利用抛物面聚光7×,材料是热浸镀锌钢板和玻璃反光镜面,采用免维护轴承,单轴跟踪,跟踪角度-75°~+75°,可抗40m/sec的大风。目前致力于发展高效背接触电池,降低每瓦的投资。安装在Sandia国家实验室进行了测试,初步性能数据表明系统直流效率为18.4%,跟踪误差±1.25°,电池的温度比环境温度平均高25°~40°,具体要根据风速条件。SunPower公司声称,采用其C7系统与其他竞争技术相比,其发电成本可降低20%。
在我国上海鲜花港美国JX Crystals公司设计、安装了SunPower公司生产的125kWp低倍聚光光伏发电系统。SunPower公司正在亚利桑那州立大学的理工学院的校园里建设1MW的低倍聚光光伏电站。
图13.8 SunPower C-7型低倍聚光系统
图13.9 西班牙Sevilla低倍聚光电站(www.xing528.com)
西班牙Sevilla低倍聚光光伏电站由154台双轴跟踪器(见图13.9),每台有36块光伏组件,反射式低倍聚光(1.5×)~(2.2×),转换效率12%,总容量1.2MWp。
图13.10 Skyline Solar 14倍聚光方阵
在低倍聚光的范围内,可使用点聚焦型聚光器或线聚焦型聚光器。使用点聚焦型聚光器时,其性质与高倍聚光器的情况相同,采用双轴完全跟踪的效果较为理想,但是可以采用单轴跟踪即可满足工作,这样系统在成本上有一定优势。采用线聚焦型聚光器时,将其焦线置于东西方向时能取得最好效果。低倍聚光技术在市场中的应用还不多,美国的Skyline太阳能公司的中倍聚光系统采用抛物面反射式聚光方阵,聚光14×,Si太阳电池(图13.10为Skyline Solar 14倍聚光方阵),目标生产能力为100MWp。2009年安装了24kWp,2010年安装了83kWp,正在建设将要完成的是6MWp。在墨西哥的Durango建造的500kWp聚光电站已经完成,最近获得了美国国防部185万美元建造2个聚光光伏系统的合同。美国的Solaria公司2.5倍聚光产品(图13.11为Solaria2.5倍聚光组件)比普通晶硅组件同样发电能力使用的晶硅电池量下降40%,2011年在意大利的Pontinia建造的聚光光伏电站,容量为585kWp。该公司2010年安装了1.2MWp,正在建设或要完成的容量大于10MWp。2012年3月在意大利Puglia建造的聚光光伏电站,使用单轴跟踪,容量为2MWp;到2012年全球完成25MWp安装。
图13.11 Solaria 2.5X聚光组件及工作原理
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