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聚光太陽能發電市場前景分析
2010/10/8 16:52:04 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:聚光太陽能發電市場前景分析若是把尚德、英利等這樣的光伏組件制造商召集來,看看該示范電站的話,或許他們會不屑一顧:“這個規模恐怕也太小了吧?”
但是,對容崗和其他同業者而言,可能聚光光伏比以多晶硅為源頭的電池組件,更加值得期待。
聚光光伏前景如何?
相比晶硅以及薄膜電池產業來說,聚光光伏是不是一個具有極大誘惑力的市場,至少目前還不能得出一個確定的結論。但是,投身于此行業的公司已經越來越多,其中就包括Boeing、Amonix、夏普、 Practical Instruments以及國內的三安光電、昊陽新能源、安徽應天新能源、漢龍集團等等。
聚恒太陽能技術總監王士濤就解釋道:顧名思義,“聚光”就是把太陽光聚在一個小小的電池上,“我們公司所制造的是聚光光伏組件,由平板玻璃光學系統和太陽能電池組成。”
湘財證券研究員侯文濤則表示,事實上聚光光伏發電系統,就是利用光學系統,將太陽能匯聚到太陽能電池芯片上,然后再利用光伏效應把光能轉化為電能的發電技術。
華電集團一位管理層對《第一財經日報》記者說,聚光光伏有不同的技術,一種類似聚恒太陽能這樣的方式,簡稱為“透射式”。他也接觸過另一種技術,即把太陽能電池放在透鏡之上,通過二次反射曲面的聚焦,再讓電池芯片實現光電轉換,這種技術已經有以色列的企業在運用。
無論采用何種細分技術,聚光光伏發電具備了一些晶硅電池無法比擬的優勢,在業界,它也被看做是能取代部分晶硅市場的第三代光伏技術(第一代、第二代分別是晶硅和薄膜技術)。
王士濤向記者說道,現在聚恒太陽能所研發的產品,可以讓透鏡的面積是電池面積的576倍。“換句話說,1000平方厘米的晶硅面積,才能與類似一塊1厘米乘以1厘米的太陽能聚光電池所發出的電能相媲美。”
從理論上來講,放大倍數越高的話,那么芯片的材料也就越節省。“事實上,一塊用在聚光光伏發電上的電池,其造價是晶硅電池的100倍。不過,如果透鏡與電池之間的倍數能超過300倍的話,那么聚光電池的成本也就與晶硅電池打平了。所以,各企業都在研究放大倍數更高的聚光光伏產品,這樣可以節省更多的材料。”王士濤表示,現在國內的三安光電公司也可以做到529倍。
聚光光伏發電的另一大優勢則在于其極高的轉換效率。
聚恒太陽能透露,其在哈工大威海校區建立的這一示范電站項目的電池轉換效率約為25%。如果確實的話,那么該效率已比中國市面上所有晶硅的轉換效率高得多(目前晶硅電池的最高效率大約是18%)。
理論上看,一般聚光發電的轉換效率約為70%,若加上一些折損,那么未來1~2年的話,聚光轉換效率突破30%的可能性是很大的。
侯文濤表示,聚光光伏技術是在面積上節省了原材料,其成本極限也必然會低于晶硅和薄膜電池,“目前,根據Sunpower公司的理論推測,35%光電轉換效率的電池聚焦系統,可能是成本最低的發電方式,也可能是最終的發電技術。”
該技術的轉換效率之所以如此之高,也與電池的性質有關。聚光光伏電站多會采用“多結三五族”太陽能電池,它也被稱為“砷化鎵”電池,是目前光電轉換效率最高的電池。
由于其價格非常昂貴,最早使用在太空領域為衛星和空間站提供能源,地面使用難以普及。
事實上,聚光之后還會產生較多的熱量,可以把這些熱量再轉為電力或者熱水,因而,聚光發電容易與光熱系統結合來使用。
為何發展遲緩?
但是,當晶硅電池已經占有全球80%以上的光伏電站市場之后,聚光光伏發電才突然有了點動靜,不禁讓人陡生疑慮:到底是什么原因,使得該技術現在才浮出水面呢?
在上世紀90年代初,德國、澳大利亞、美國及日本等國其實都已經相繼推出了各類“太陽能屋頂”計劃。但是,從聚光的特性來看,并不適合屋頂,晶硅才是屋頂最適合的產品。
容崗告訴記者,聚光光伏項目一般都是通過一個支架直接安放在地面上,假設全部安裝在屋頂的話,存在維護和安裝上的困難。
記者了解到,這種新型電站項目其實是要向地面打一個深1.5米左右的樁,再支撐起玻璃(即透鏡)和電池的。想象一下,假設你家的屋頂也被植入一個樁的話,將是怎樣的一幅場景?不過,并不是說聚光就完全不能走入家庭。如果有別墅區,且聚光光伏的安裝與維護也有專門的公司來操作的話,它也是可以安裝的。
“2004年,德國推出了上網電價法,該國通過補貼政策,來直接支持地面系統發電。隨后的2005年,就出現了聚光電池。”容崗回憶道。
他也認為,使得聚光光伏產業大發展的另一個原因,在于技術的進步。十多年前,聚光電池的轉換效率并不高,但進入21世紀之后,轉換效率則以每年1%和 1.5%的速度在增長,“上世紀90年代初,在太空用的是晶硅電池,末期則出現了多結太陽能電池,從而解決了晶硅電池轉換效率受限的問題。多結電池的好處在于,每層都可以更大限度地吸收太陽能,光電轉換效率的理論值能達70%,現在國際上可以做到的最高效率約為40%,批量生產的話,如今能有38%的多結電池。”
目前,國外已有30兆瓦的聚光光伏電站。如果一個項目能夠達到30兆瓦的話,已不算小,這也意味著,該技術將成為被認可的技術。在南非,還有50兆瓦的聚光電站項目在洽談過程中。
仍存障礙
不過,對于很多聚光光伏企業的投資商、生產商而言,該產業也還有一系列的困難需要解決。
首先,聚光示范電站的建設成本還是比較高的。因為其主要應用于地面電站,因而地面光伏電站的補貼是否能夠到位就至關重要了。未來,中國需要有針對地面系統的補貼政策,這樣才可能讓聚光產業在國內做得更大。
其次,聚光電站的維護也是另一個難題。目前,最適合建設聚光光伏電站的是我國西部地區一些醫院、學校等等。
而且,最好光伏電站的建設方也有比較大的電站建設計劃,這樣聚光的組件制造商、投資商可能才會獲得比較好的回報。根據湘財證券的數據,一個200兆瓦的電站,其每瓦的成本約為1歐元,相比20兆瓦的項目要低 50%。
由于聚光電站結合了光學、控制、機械等多種學科技術,其研發投入可能也相比晶硅技術要更高一些。因此,一些看好聚光產業的投資者可能也需要有一些耐心,來等待這個產業的不斷壯大。
談到技術,不得不提到“跟蹤系統”。由于是將太陽的光線精準聚焦,因此,一定要有高精度的追蹤系統與電池組件相互配合才行。
目前,聚恒太陽能自己設計了跟蹤系統,其要求是要讓太陽的入射角控制在“0.5度”左右。
根據《電源技術》相關文章的說法,一旦入射角偏離0.5度,那么400倍的透鏡作用下,光學效率也將衰減至64%;如果入射角偏離1度,光學效率也將降低為零。
“太陽能輻射地球的時候,還會有一個包容半角0.28度,在設計跟蹤系統及精度的時候,這一點也要有所考慮。所以,如果想要實時地對準太陽,那么對其的跟蹤,也要精確到0.5度才行。”王士濤說。
盡管聚恒太陽能已搭建了一個比較完整的國內外技術團隊,但是仍然在尋求與高校之間的合作。
近日,該公司與哈工大達成協議,將聯合成立太陽能研究所。此研究所將利用哈工大在航空航天技術領域的優勢,整合威海校區在光學、能源、微電子等領域的科研力量,將聚光光伏技術的綜合應用作為重點,優先開展聚光發電、聚光海水淡化等課題研究。
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