聚光發(fā)電系統(tǒng)
一、聚光光伏組件
聚光光伏組件技術融合多結砷化鎵太陽電池外延技術和菲涅爾高倍聚光光學設計，創(chuàng)造出在1000倍光強下，轉換效率高達27%的IEC記錄，為聚光光伏領域創(chuàng)造了一個新的基準。
優(yōu)勢：
1)自主研發(fā)生產的高效多結砷化鎵太陽電池，25年性能衰降小于5%。
2)相對于晶硅組件，由高溫環(huán)境應用引起的功率衰降時大大降低。
3)使用德國進口透射式、非成像光學菲涅爾透鏡和多級聚光器件，聚光效率大于85%。
4)采用堅固的鋼化玻璃和陽極氧化金屬框架，可抵抗冰雹沖擊和2400MPa以上的靜力載荷。
5)采用模塊化裝配技術，無暴露的電路和導線，避免了火災危險。
6)內部無活動部件，避免了機械失效，保證運輸安全。
7)基于玻璃的聚光器件可有效避免紫外輻射造成的光學效率衰降。
圖2 聚光光伏產業(yè)鏈
聚光接收器是運用SMT技術和IC封裝技術將三結砷化鎵太陽電池、旁路二級管、金屬連接器等封裝至鍍金覆銅陶瓷基板表面。這種封裝形式可以很容易的將聚光電池應用到聚光光伏系統(tǒng)中。
圖3 聚光接收器
聚光光路設計中，入射光通過三級聚光部件進行聚光。其中初級光學器件（菲涅爾非成像玻璃透鏡）裝配到組件框架結構上，二三級光學器件裝配到聚光接收器模塊上。這種設計將入射接收角提高至±0.86°，同時提高光線均勻度。有效的提高了功率和效率。該光學器件及光路解決方案由德國光學設計公司提供。< /p>
圖4聚光光路
聚光光伏組件由12個獨立的聚光接收器模塊、一塊陣列式平板透鏡和鋁材框架組成。寬泛的入射角容差設計，有效的降低了追日跟蹤器等平衡系統(tǒng)的成本。從組件到跟蹤器，密封設計確保產品對可靠性的要求，實現(xiàn)防水延年。
圖5 聚光光伏組件安裝尺寸
千倍聚光光伏組件CM3D的性能參數(shù)如表1所示。
表1 聚光光伏組件性能參數(shù)
| 性能參數(shù) @ 1000W/m2 * | |
|---|---|
| 功率(Pmax)* | 350W±5% |
| 功率電壓(Vmp) | 32.75 |
| 功率電流(Imp) | 10.69 |
| 開路電壓(Voc) | 36.05 |
| 短路電流(Isc) | 11.93 |
| 組件效率 | 27.3% |
| 接收角度 | ±0.86° |
| 工作溫度 | -40～50℃ |
| 溫度系數(shù) | |
| 功率 | -0.154%/℃ |
| 電壓 | -0.065V/℃ |
| 電流 | 1.35mA/℃ |
| 機械性能 | |
| 尺寸(長×寬×高) | 1.37m×1.05m×0.59m |
| 重量 | 42kg |
| 接插件 | 4mm2 即插即拔式 連接器 |
| 材料 | Al |
| 菲涅爾透鏡 | 玻璃硅橡膠(SOG) |
| 認證 | |
| 鑒定 | IEC62108 |
| 電性能 | TUV safety CalssⅡ |
二、追日跟蹤器
由于地球的自轉，相對于某一個固定地點的追日跟蹤系統(tǒng)，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在變化。為了保證聚光光伏組件板能夠時刻正對太陽，需要為系統(tǒng)中配置追日跟蹤器，使組件單位面積接收的太陽輻射最多，保持發(fā)電功率。
追日跟蹤系統(tǒng)由：結構部分、傳動部分、控制部分等組成。如圖6。
圖6 追日跟蹤器
根據(jù)追日跟蹤器跟蹤的維數(shù)（從一個或兩個方向上跟蹤太陽）我們將跟蹤系統(tǒng)分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤，作為高倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)中，我們使用雙軸跟蹤方式。
雙軸追日跟蹤器的優(yōu)點和作用：
1)提高多達50%以上的發(fā)電量，降低發(fā)電成本；
2)延長逆變器滿載荷工作時間，提高逆變效率；
3)發(fā)電功率穩(wěn)定、可預測，減小對電網沖擊；
4)自潤滑銷軸，免除維護成本；
5)抗風沙設計，有效適應沙漠、戈壁惡劣環(huán)境；
6)模塊化控制電路，具有群控和監(jiān)視功能，降低系統(tǒng)成本；
7)適應不同場地施工（減少土地平整、施工費用）；
8)降低灰塵、雪對電池組件表面的遮擋，消除或減少組件陰影遮擋，提高發(fā)電量，增加壽命。
圖7 雙軸追日跟蹤器全年對發(fā)電功率的影響
圖8 雙軸追日跟蹤器某一日對發(fā)電功率的影響（新疆哈密）
TT追日跟蹤器的參數(shù)如表2所示。
表2 T10追日跟蹤器參數(shù)
| 序號 | 項目 | 參數(shù) |
|---|---|---|
| 1 | 控制方式 | 光控+時控+GPS |
| 2 | 控制精度 | ±0.2° |
| 3 | 高度角跟蹤范圍 | -20°～80° |
| 4 | 方位角跟蹤范圍 | -120°～120° |
| 5 | 保護抗風（可選） | 8級風組件正面自動放平 |
| 6 | 工作溫度（℃） | -25℃～+80℃ |
| 7 | 供電方式 | AC：220V |
| 8 | 驅動功率 | 60W×2 |
| 9 | 材質 | 熱浸鋅鋼材(Q235) |
| 10 | 機械壽命/質保 | ＞25年/1年 |
| 11 | 電機壽命/質保 | ＞5年/1年 |
三、結構設計
系統(tǒng)共6臺型號為TT的追日跟蹤器，每臺追日跟蹤器上安裝1塊聚光光伏組件CM3D。系統(tǒng)可采用并網或離網發(fā)電方式?？筛鶕?jù)用戶需求進一步設計。系統(tǒng)初步配置如表3。
表3 聚光發(fā)電系統(tǒng)初步配置
| 序號 | 項目 | 型號 | 數(shù)量 | 備注 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 聚光光伏組件 | CM3D | 6 | 峰值功率350W |
| 2 | 追日跟蹤器 | TT | 6 | 可安裝1塊組件，跟蹤精度±0.2°（光控） |
圖9 聚光系統(tǒng)
圖10聚光發(fā)電系統(tǒng)示意圖
TT追日跟蹤器設計高度角為20°～80°，因此在設計跟蹤器排布時需考慮到太陽高度角在大于20°時，跟蹤器之間不會互相遮擋。
圖11 跟蹤器不同俯仰角及方位角時的遮擋曲線
圖12跟蹤器不同俯仰角及方位角時的遮擋系數(shù)
