利用菲涅尔反射聚光镜,实现聚光光伏发电
发布时间:2011-04-26     来源: 北京交通大学物理系
本文摘要: 目前太阳能光伏发电技术的核心问题就是如何降低发电成本,使之可以和传统能源相竞争。降低光伏电池发电成本的方法有三种:第一种方法是发...

    反射聚光镜面向南方以相同倾角固定在地面上,并一年四季保持不动。倾角的大小应该约等于当地的纬度角,这样一年四季都可以得到较好的聚光效果。前后两排反射聚光镜的距离,以前排反射聚光镜不影响后排反射聚光镜聚光为宜。将相同排数的光伏电池以相同的间隔固定成一个整体框架(即图1中的水平框架)上,与地面平行地放置在倾斜导轨上,由一套传动装置带动沿倾斜导轨上下移动,用以跟踪线形菲涅尓反射聚光镜所形成的光斑,并使光伏电池始终处于光斑的能量最强处。该方案只需要跟踪太阳纬度方向上的变化,而不需要跟踪太阳经度方向的变化,这是因为线形菲涅耳反射聚光镜是东西方向放置的,其长度远远大于其焦距,聚光时,这种反射聚光镜所形成的光斑是长条形的,其长度等于反射聚光镜的长度,其宽度约为整个菲涅耳反射聚光镜宽度的10%左右(具体值由聚光倍数决定)。当太阳的经度角发生变化时,光斑在东西方向上的移动通常可以忽略。当然,为了充分利用光电池的发电能力,可以使线形菲涅耳反射聚光镜的长度比每一排光电池的长度稍长一些,这样在太阳经度角发生变化的时候,每一排光电池两端所接收到的光强可以保持不变。

     这种聚光方案的最低聚光倍数(冬至或夏至时)可以在五倍至二十倍之间按需要调整,其它时间的聚光倍数比冬至或夏至时略高。并且光斑的均匀性可以控制在以内,所以这项技术可以很方便地应用于光电领域,能够充分发挥目前普通太阳能单晶硅或多晶硅电池的发电潜力,(目前的普通硅电池在低倍聚光的条件下,电池的发电量与其所接收到的太阳光的能量成正比。)

    因为可以用廉价的反光镜代替昂贵的硅电池,所以这一技术可以将目前太阳能的光伏发电成本降低一半,每瓦的制造成本约为5~6元。如果要求8年收回成本,每度电约为0.7元,与工业用电的价格相仿。为了更充分地利用反射聚光镜所收集到的太阳能,同时使光伏电池处于较好的工作温度,这种方案可以用水冷的办法来冷却硅电池,同时产生五十度左右的热水。如果这些热水用于冬季采暖,那么每度电的发电成本可以进一步降到0.35元左右,已经低于脱硫煤电机组的上网标杆电价。

    

这项技术的优势

 

     从上面原理介绍部分可以看出这种聚光光伏发电技术和传统的聚光光伏发电技术相比具有以下优势:

     第一,该技术将庞大而笨重的反射聚光镜固定在地面上保持不动,所以不会为风雨所损坏。而跟踪移动部件不仅重量轻、体积小,而且结构简单、牢固,安装方便,能够抵御十级以上的大风和数十年的风雨侵蚀。

    第二,该技术仅用一套跟踪控制装置就完成了对数排或数十排反射聚光镜的同时跟踪,将数百、或数千平方米的太阳光聚集到光伏电池上,从而数十倍地降低了聚光跟踪成本,使聚光跟踪技术的经济合理性得以实现。

第三,该技术用一个坚固框架

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