聚光型太陽光電技術(shù)發(fā)展概況
本文導(dǎo)讀:聚光型 太陽光電技術(shù) 發(fā)展 概況 提供能源礦產(chǎn)、石油化工、IT通訊、房產(chǎn)建材、機械設(shè)備、電子電器、食品飲料、農(nóng)林牧漁、旅游商貿(mào)、醫(yī)藥保艦交通物流、輕工紡織等行業(yè)專業(yè)研究報告
聚光型太陽光電技術(shù)的研究始于二十世紀(jì)七十年代石油危機時,然而因發(fā)電成本太高在過去數(shù)十年來聚光型太陽光電技術(shù)占整體太陽光電研發(fā)的比例仍然很小,直到近期因環(huán)保意識高漲及對再生能源的重視,加上高效率聚光電池的效率一再提升及成本下降空間大,而又再度受到了關(guān)注。
一、發(fā)展近況
聚光型太陽光電技術(shù)在1970年代開始發(fā)展,美國的Sandia實驗室在1970年代中期發(fā)表了第一篇對效率為12.7%、光強50倍(50 Suns)的1kWp聚光型太陽光電系統(tǒng)的研究。約此同時,美國的Spectrolab公司(有與Sandia實驗室合作)也發(fā)展出效率為10.9%、光強25倍的10kWp聚光型太陽光電系統(tǒng),相近于Sandia實驗室原型的系統(tǒng)也很快的在法國、意大利、西班牙等地發(fā)展并安裝;并于1989年首次效率突破30%。
過去由于聚光型太陽光電系統(tǒng)的表現(xiàn)與可靠度還不夠好因此難以普及;隨著技術(shù)的演進,2002年時,已出現(xiàn)安裝300kW的系統(tǒng)成本為$6/W(美國Arizona Public Services(APS))的報告,并預(yù)期未來數(shù)年成本可在下降至$3/W、至2010年可下降至$1.5/W的預(yù)測,能與現(xiàn)有市電競爭的潛力使得聚光型太陽光電技術(shù)受到更多的矚目。在2004年時只有不到1MW的安裝量,但到2006年時已有18MW的新產(chǎn)能計劃投入;有許多廠商也開始注意到此市場的潛力,包括太陽光電產(chǎn)業(yè)龍頭Sharp及Isofoton也開始發(fā)展聚光型太陽光電技術(shù)。
二、成本分析
聚光型太陽光電技術(shù)的技術(shù)難度比平盤式(Flat-Plate)太陽光電技術(shù)來得低,使用的半導(dǎo)體材料或太陽電池較少、相關(guān)配件如透鏡等并不昂貴、容易大規(guī)模安裝且更具經(jīng)濟效益。在種種優(yōu)勢下,投資聚光型太陽光電技術(shù)所付出的成本將低于其它太陽光電技術(shù)。
此外,聚光型太陽光電系統(tǒng)的最大優(yōu)勢便在于成本的降低,根據(jù)經(jīng)驗法則,平盤式太陽光電系統(tǒng)的系統(tǒng)價格約為$5-6/W,而聚光型太陽光電系統(tǒng)可以降到$3/W(以產(chǎn)能10MW估算,美國Arizona Public Services(APS)所推估),例如西班牙的Isofoton在2006年時的聚光型太陽光電系統(tǒng)安裝價格為€2.5/kW(折合當(dāng)時幣值約為$3.07)。
德國Fraunhofer的ISE(Institute for Solar Energy System)推出裝有菲涅爾(Fresnel)鏡片的聚光型太陽能發(fā)電模塊FLATCON,可以有效提升電能轉(zhuǎn)換效率達(dá)23%,未來改良后甚至可達(dá)28%。德國的Concentrix Solar為ISE的衍生公司,據(jù)其估算,若使用500 Suns的三五族聚光電池(目前使用的是385 Suns)之FLATCON模塊來建造產(chǎn)能20MW聚光型太陽光電系統(tǒng),至2010年的成本可為2.38€/Wp(3.18$/Wp);若產(chǎn)能能擴充至200MW,成本更可下降至1.24€/Wp(1.66$/Wp。
除了大規(guī)模量產(chǎn)可以促成成本的下降外,使用三五族電池的聚光率(Concentration Ratio)越高也對成本下降幫助越大,甚至比電池效率的影響還來得更大。根據(jù)西班牙馬德里科技大學(xué)的IES研究中心(the institute of Solar Energy at the Polytechnic University of Madrid,IES-UPM)對產(chǎn)能10MW系統(tǒng)的估算,使用不同效率、聚光率的三五族電池其系統(tǒng)價格估算如表。而以IES-UPM的估算方式為基礎(chǔ),若產(chǎn)能達(dá)到1,000MW,系統(tǒng)價格更可以低至0.7€/Wp(0.9$/Wp)。
另外在發(fā)電成本分析上,根據(jù)Concentrix Solar的估算,在西班牙Andalusia的Tabernas,1MW的電廠在2010年時,若是使用傳統(tǒng)平盤式、無追蹤器的模塊,發(fā)電成本估計為0.19€/kWh($0.25/ kWh);但若使用雙軸追蹤(Two-Axis)的聚光型FLATCON模塊,發(fā)電成本可以低至0.16€/kWh($0.21/kWh),具備了15%以上的成本優(yōu)勢;若是在陽光直射的地區(qū)例如北非或美國西南部,其成本優(yōu)勢更可達(dá)到20%以上。
三、小結(jié)
雖然聚光型太陽光電技術(shù)是所有太陽光電技術(shù)中轉(zhuǎn)換效率最佳者,但由于應(yīng)用市場小,在量產(chǎn)經(jīng)驗上卻一直不如其它太陽光電技術(shù),在成本下降與技術(shù)方面也還有很大精進的空間。未來聚光型太陽光電技術(shù)能否實現(xiàn)中到大規(guī)模的并網(wǎng)發(fā)電,在保證可靠性的前提下盡量降低成本是非常重要的,這也是解決聚光型太陽光電技術(shù)問題的基本原則。由于聚光型太陽光電系統(tǒng)具有的低成本的潛力,未來隨著世界各國政府新能源政策實施力度的加強、人們環(huán)保意識的增強,以及技術(shù)的不斷成熟,聚光型太陽光電技術(shù)可望將會在成本、性能和可靠性三者之間取得最佳平衡,在太陽光電及再生能源貢獻上扮演更重要的角色。







