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聚光發(fā)電系統(tǒng)

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聚光光伏組件技術(shù)融合多結(jié)砷化鎵太陽電池外延技術(shù)和菲涅爾高倍聚光光學設(shè)計,創(chuàng)造出在1000倍光強下,轉(zhuǎn)換效率高達27%的IEC記錄,為聚光光伏領(lǐng)域創(chuàng)造了一個新的基準。

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一、聚光光伏組件

聚光光伏組件技術(shù)融合多結(jié)砷化鎵太陽電池外延技術(shù)和菲涅爾高倍聚光光學設(shè)計,創(chuàng)造出在1000倍光強下,轉(zhuǎn)換效率高達27%的IEC記錄,為聚光光伏領(lǐng)域創(chuàng)造了一個新的基準。

優(yōu)勢:

   1)自主研發(fā)生產(chǎn)的高效多結(jié)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(yīng)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(shù),無暴露的電路和導線,避免了火災(zāi)危險。

   6)內(nèi)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(chǎn)業(yè)鏈

聚光接收器是運用SMT技術(shù)和IC封裝技術(shù)將三結(jié)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(yīng)用到聚光光伏系統(tǒng)中。

圖3 聚光接收器

聚光光路設(shè)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(jié)構(gòu)上,二三級光學器件裝配到聚光接收器模塊上。這種設(shè)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(shè)計公司提供。

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(shè)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(shè)計確保產(chǎn)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(zhuǎn),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(jié)構(gòu)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(yù)測,減小對電網(wǎng)沖擊;
      4)自潤滑銷軸,免除維護成本;
      5)抗風沙設(shè)計,有效適應(yīng)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(yīng)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(qū)動功率 60W×2
9 材質(zhì) 熱浸鋅鋼材(Q235)
10 機械壽命/質(zhì)保 >25年/1年
11 電機壽命/質(zhì)保 >5年/1年

三、結(jié)構(gòu)設(shè)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(wǎng)或離網(wǎng)發(fā)電方式??筛鶕?jù)用戶需求進一步設(shè)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)

    追日跟蹤器地基設(shè)計需要參考當?shù)赝寥赖刭|(zhì)條件,可提供參考地基圖紙。

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(shè)計高度角為20°~80°,因此在設(shè)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)

錦州陽光氣象科技有限公司

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