聚光发电系统

一、聚光光伏组件

聚光光伏组件技术融合多结砷化镓太阳电池外延技术和菲涅尔高倍聚光光学设计，创造出在1000倍光强下，转换效率高达27%的IEC记录，为聚光光伏领域创造了一个新的基准。
优势：
   1)自主研发生产的高效多结砷化镓太阳电池，25年性能衰降小于5%。
   2)相对于晶硅组件，由高温环境应用引起的功率衰降时大大降低。
   3)使用德国进口透射式、非成像光学菲涅尔透镜和多级聚光器件，聚光效率大于85%。
   4)采用坚固的钢化玻璃和阳极氧化金属框架，可抵抗冰雹冲击和2400MPa以上的静力载荷。
   5)采用模块化装配技术，无暴露的电路和导线，避免了火灾危险。
   6)内部无活动部件，避免了机械失效，保证运输安全。
   7)基于玻璃的聚光器件可有效避免紫外辐射造成的光学效率衰降。

图2 聚光光伏产业链

聚光接收器是运用SMT技术和IC封装技术将三结砷化镓太阳电池、旁路二级管、金属连接器等封装至镀金覆铜陶瓷基板表面。这种封装形式可以很容易的将聚光电池应用到聚光光伏系统中。

图3 聚光接收器

聚光光路设计中，入射光通过三级聚光部件进行聚光。其中初级光学器件（菲涅尔非成像玻璃透镜）装配到组件框架结构上，二三级光学器件装配到聚光接收器模块上。这种设计将入射接收角提高至±0.86°，同时提高光线均匀度。有效的提高了功率和效率。该光学器件及光路解决方案由德国光学设计公司提供。

图4聚光光路

聚光光伏组件由12个独立的聚光接收器模块、一块阵列式平板透镜和铝材框架组成。宽泛的入射角容差设计，有效的降低了追日跟踪器等平衡系统的成本。从组件到跟踪器，密封设计确保产品对可靠性的要求，实现防水延年。

图5 聚光光伏组件安装尺寸

千倍聚光光伏组件CM3D的性能参数如表1所示。

表1 聚光光伏组件性能参数

二、追日跟踪器

由于地球的自转，相对于某一个固定地点的追日跟踪系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化。为了保证聚光光伏组件板能够时刻正对太阳，需要为系统中配置追日跟踪器，使组件单位面积接收的太阳辐射最多，保持发电功率。
      追日跟踪系统由：结构部分、传动部分、控制部分等组成。如图6。

图6 追日跟踪器

根据追日跟踪器跟踪的维数（从一个或两个方向上跟踪太阳）我们将跟踪系统分为单轴跟踪和双轴跟踪，作为高倍聚光光伏发电系统中，我们使用双轴跟踪方式。
       双轴追日跟踪器的优点和作用：
      1)提高多达50%以上的发电量，降低发电成本；
      2)延长逆变器满载荷工作时间，提高逆变效率；
      3)发电功率稳定、可预测，减小对电网冲击；
      4)自润滑销轴，免除维护成本；
      5)抗风沙设计，有效适应沙漠、戈壁恶劣环境；
      6)模块化控制电路，具有群控和监视功能，降低系统成本；
      7)适应不同场地施工（减少土地平整、施工费用）；
      8)降低灰尘、雪对电池组件表面的遮挡，消除或减少组件阴影遮挡，提高发电量，增加寿命。

图7 双轴追日跟踪器全年对发电功率的影响

图8 双轴追日跟踪器某一日对发电功率的影响（新疆哈密）

TT追日跟踪器的参数如表2所示。
表2 T10追日跟踪器参数

三、结构设计

系统共6台型号为TT的追日跟踪器，每台追日跟踪器上安装1块聚光光伏组件CM3D。系统可采用并网或离网发电方式。可根据用户需求进一步设计。系统初步配置如表3。

表3 聚光发电系统初步配置

图9 聚光系统

图10聚光发电系统示意图

TT追日跟踪器设计高度角为20°～80°，因此在设计跟踪器排布时需考虑到太阳高度角在大于20°时，跟踪器之间不会互相遮挡。

图11 跟踪器不同俯仰角及方位角时的遮挡曲线

图12跟踪器不同俯仰角及方位角时的遮挡系数