太阳能聚光光伏系统发电的研究技术进展毕业论文.doc

天津职业职业技术学院
毕业设计(论文)
题目:太阳能聚光光伏系统发电的研究技术进展
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引言:
目前,世界上已经商业化并开始规模化推广应用的太阳能发电技术的主要有四种,硅基太阳电池(包含单晶硅与多晶硅)、薄膜太阳电池、太阳能聚光光伏发电(CPV)、太阳能聚光光热发电(CSP)。四种太阳能发电技术各有特点,其中硅基太阳电池是目前光伏发电的主流,约占世界太阳能光伏发电总量的80%以上,但晶体硅的提炼与加工成本相对较高,高耗能与环境污染等问题制约了其后续的发展。薄膜型太阳电池虽然转换效率低,但弱光响应相对较好,成本相对硅基太阳电池低而发展迅速。硅基太阳电池与薄膜型太阳电池适合小规模电站特别是阳光屋顶与建筑一体化发电。相对硅基太阳电池和薄膜型太阳电池,聚光光伏与光热发电技术以高效、低成本、环保等优势在美国、欧洲等国家和地区发展迅速,适合在阳光辐照指数DNI 大于1350 的地区大规模与超大规模太阳能电站发电,但需要追日跟踪系统与阳光直射,系统相对复杂。据美国可再生能源研究所预测,至2020 年,全球聚光光伏与光热发电规模将达到120GW 的产业规模。
高效太阳能聚光光伏发电技术聚光光伏发电系统是利用光学系统将太阳能汇聚在太阳能电池芯片上,利用光伏效应把光能转化为电能的发电技术。聚光光伏发电技术分为透射式聚光光伏发电系统与反射式聚光光伏发电系统。
目前,国际上高效聚光光伏发电系统的聚光倍率大约在250 倍-1000 倍,最高的达到了1200 倍。聚光倍率的提高是有限度的,随著聚光倍率的提升,光能利用效率提升与成本降低明显,但随之而来的是光学系统难度加大、追日跟踪精度的提高与散热问题突出,超过800 倍的聚光光伏发电系统对光学系统模组、追日跟踪系统及散热技术提出了挑战。
高效太阳能聚光光伏发电系统的优势相对硅基太阳电池主要体现在高效、低成本、环保三个方面:
高效:世界上聚光光伏发电系统模组的转换效率约在20%-28%,最高的达到了30%,是目前其它太阳电池发电技术难以达到的。
低成本:规模化电站建设高效太阳能聚光光伏系统模组在2009 年有望达到2美元/W 以下,约低于硅基太阳电池的20%;
环保:制造高效聚光太阳电池模组耗费的电能约运行后半年可以收回,且制造环节不产生任何污染,运行20-25 年后所有部件可回收再生。
目录
1前言
2太阳能聚光热发电系统

聚光器
太阳跟踪器
3太阳能聚光热发电系统
4太阳能聚光光伏光热综合利用
5问题与展望




总结
毕业设计(正文)
前言
开发新能源和可再生清洁能源是全世界面临的共同课题。在新能源中,。聚光光伏发电技术是用比较便宜的聚光器来部分代替昂贵的太阳电池,以减少给定功率所需的电池面积来降低成本,系统中太阳电池的费用只占系统总费用的一小部分,所以可以采用工艺先进、效率更高而价格较贵的电池来提高整个系统的性能。聚光热发电技术是指将太阳光聚集并将其转化为工作流体的高温热能,然后通过常规的热机或其它发电技术将其转换成电能的技术。
太阳能聚光光伏发电系统
聚光光伏发电系统由太阳能接收器、聚光镜、太阳跟踪机构组成[1]。
太阳能接收器
聚光太阳能接收器包括聚光太阳能电池、旁路二极管和散热系统等。聚光太
图1 聚光太阳能接收器
阳能电池是将光能转换为电能的器件,与普通的太阳能电池相比,聚光太阳能电池接收到的能流密度是普通太阳能电池的几十到几百倍,这就需要聚光电池的电阻尽量小,以减少功率损耗,同时要设计适合采集高电流密度的电池栅线。目前国际上聚光电池主要有硅聚光电池和III-V族多结聚光电池两种。硅聚光电池价格便宜,效率稍低,但聚光倍率低,一般不超过300倍;III-V族多结聚光电池价格昂贵,效率高,聚光倍率通常在200倍以上。图2给出了聚光太阳能电池与普通太阳能电池效率的发展历程。和普通太阳能电池一样,聚光太阳能电池的峰
图2 聚光太阳电池与普通太阳电池效率发展历程
值功率会随着温度的升高而降低,而聚光太阳能电池又是在高光强、大电流下工作,一套设计合理的散热系统对提高发电效率,延长使用寿命起到十分重要的作用。散热系统分主动式冷却和被动式冷却。主动式冷却是指用流动的水或其它工质将聚光组件工作时产生的热量带走,以达到冷却太阳电池的目的。被动式冷却是指太阳电池方阵产生的热量通过散热器直接散发到大气中。主动式冷却可以更好地降低太阳电