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贡献者：angelazhang 浏览：1854次 创建时间：2015-01-05
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聚光光伏
目录
1优势与短板
未来重要洁净电源
2投资机会分析
3全球市场展望
4聚光光伏发电系统
CPV系统的技术难点
解决方法
聚光光伏（CPV）是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术，CPV是聚光太阳能发电技术中最典型的代表。
使用晶硅电池和薄膜电池进行光电转换，分别是第一、第二代太阳能利用技术，均已得到了广泛应用。利用光学元件将太阳光汇聚后再进行利用发电的聚光太阳能技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。 第三代CPV（聚光太阳能）发电方式正逐渐成为太阳能领域的焦点。与前两代电池相比，CPV采用多结的III—V族化合物电池，具有大光谱吸收、高转换效率等优点。HCPV就是高聚光太阳能，高聚光太阳能（HCPV）与聚光（CPV）太阳能技术是通过聚光的方式把一定面积上的太阳光通过聚光系统会聚在一个狭小的区域（焦斑），太阳能电池仅需焦斑面积的大小即可，从而大幅减少太阳能电池的用量。
聚光光伏 - 优势与短板
对CPV的发展前景持谨慎乐观的态度，主要基于如下三点原因：
第一，极高的规模化潜力：cpv技术因其光电转化效率高等特点，是在可预见的未来时间里能用于建造大型支撑电源的最理想的太阳能发电技术。
第二，成本下降空间巨大：与晶硅和薄膜太阳能发电技术相比，CPV目前3~4美元/Wp的建设成本并无优势，但作为一项新兴技术，随着生产规模的扩大、电池效率的提高、聚光模块的改进等，成本有巨大的下降空间。
第三，技术和规模化进度存在不确定性：作为一项正在由实验室走向工程化的新技术，CPV的技术路线尚未定型，产业链也未形成。对于相关企业，我们需要关注其技术或成本取得优势地位。
未来重要洁净电源
与晶硅和薄膜型平板式太阳能发电系统相比，CPV因其高转换效率和小得多的半导体材料用量，是最具有发展成为大型支撑电源潜力的太阳能发电方式。通过简单复制的规模化部署，单一CPV电厂可以轻易达到MW级规模，未来这一数字甚至有望达到100MW。
占地面积小：在同等发电量的情况下，CPV电厂的土地占用面积比平板式太阳能要小得多。CPV系统由支柱承载其主要结构体，占地面积极小，且由于系统在地面产生的阴影面积是移动的，所以对电厂所在地的生态影响也较小，面板下方的土地仍然可以用于畜牧等用途。
耗水量极低：通常具有高太阳辐射的地区都比较缺水，CPV系统的整个发电过程中完全不需要水，仅需少量水用于清洁光伏组件的玻璃外壳。与聚光光热(CST)、核电、IGCC等清洁发电技术相比，CPV有着明显的节水优势。
按照目前的认识，CPV的技术特性要求其安装地的全年太阳辐射强度达到1800kWh/m&sup以上，全球满足这一条件的地区主要包括：美国西南部、欧洲南部、非洲北部南部、中东地区以及澳大利亚，我国西北部也有一些地区具有建设CPV系统的较好自然条件。
在目前CPV系统产量仍十分有限的情况下，许多系统及部件制造商在生产过程中仍然使用着大量的人工操作，尤其是在组件装配等环节，未来一旦量起来了，大规模自动化生产将是必然的趋势。
然而，这一工程化CPV系统萌芽的特殊时期，或许会是国内企业发挥“中国制造”成本优势的大好机会，一些具有相关技术能力的国内企业若能借此机会在这一新兴市场上确立先发优势，未来的成长空间巨大。
聚光光伏 - 投资机会分析
涉及CPV系统及部件制造的A股公司有多家。
东山精密（002384）：精密钣金件是公司的主导产品。公司已经通过SolFocus全面的供应商体系认证，作为其全球唯一的精密制造服务商，为其提供全面的CPV发电系统精密钣金组件及系统组装“一站式”精密制造服务。
万家乐（000533）：公司控股25%的新曜光电是一家以第三代高聚光型（HCPV）太阳能发电模组和发电系统的开发、设计和产业化为主要业务方向的高科技公司。目前，新曜光电已完成10mm电池模块的工艺改进和优化，封装测试和模块批量生产工艺也基本完成，是国内唯一有高倍率核心模块研发和产业化生产能力的单位。
三安光电（600703）：天津三安三期扩产完毕后，MOCVD总数将达到100台以上。已实现年产外延片65万片，芯片200亿粒的生产规模。目前三安能提供单机规格为25kW的聚光光伏发电机组。
新华光（600184）：镧系光学玻璃获湖北省新产品奖，光学材料市场占有率30%以上，是EPSON、3M、ZEISS、凤凰光学等公司的光学材料主要供应商。公司控股子公司天达光伏主要产品为晶硅太阳能电池，在云南昆明石林太阳能光伏并网电站20兆瓦实验示范项目中负责提供7.1MW太阳能组件。
水晶光电（002273）：公司是国内唯一一家规模化生产光学低通滤波器的企业，全球排名第四；红外截止滤光片及组立件年产能1.5亿片，全球排名第三。公司之前的主要客户为索尼，目前已经进入佳能、奥林巴斯等厂商的供应链。公司在镀膜上拥有核心技术，反射镜镀膜产品可能成为公司新的业务方向。
利达光电（002189）：我国装备水平最高、规模化生产能力最大的光学镀膜产品生产企业之一。其关联公司河南中光学集团自主开发的模组与阵列经过验证，研发出的KW级新一代高倍聚光光伏发电系统，具备了由工程化研究向示范站建设的基础条件。
聚光光伏 - 全球市场展望
据IMSResearch最新发布的报告透露，2012年聚光光伏市场规模将实现翻番，达到近90MW，销售额达3.25亿美元。此外，IMSResearch预计到2016年这一新兴技术的装机量将快速发展，总装机量将达到近1.2GW。
IMSResearch日前发布的《2012年全球聚光光伏市场》报告指出，到2012年聚光光伏市场装机量将达到近90MW，同时营收将增长逾60%至3.25亿美元。这家研究公司预测，尽管受到来自传统光伏系统强有力的竞争，但聚光光伏系统在目标市场仍然充满吸引力。IMSResearch分析师以及这份报告的作者之一JemmaDavies认为：“聚光光伏系统供应商正被迫不断削减成本，从而使CPV系统成本能与快速下跌的光伏系统成本相竞争。相对来说，聚光光伏仍是新兴技术，面临着其可融资性的问题。尽管如此，聚光光伏系统供应商仍在美国市场取得了很大的进展，预计2012年市场占有率将达到13%，到2016年将进一步增至27%。”
虽然长远来看，聚光光伏市场仍将是一个细分市场，但这份报告发现，聚光光伏的发展前景仍然十分乐观。到2016年，聚光光伏将有望达到适宜其发展的高直接正常辐射(DNI,DirectNormalIrradiation)地区(通常是DNI高于6kWh/平米/日的地区)总装机量的18%。2012年，高倍聚光光伏系统(HCPV)是市场主流。然而，据预测今后五年低倍聚光光伏系统(LCPV)装机量将快速增长，到2016年将占据聚光光伏市场20%的市场份额。这份报告的另一位作者SamWilkinson补充道：“目前低倍聚光光伏系统供应商尚未大举进入市场。然而，随着SunPower等知名企业进驻，2013年装机量将大幅增长，最终这些产品将占据一定的市场份额。”
据该报告透露，最具吸引力的聚光光伏市场将是美国、中美洲、中东及非洲市场(尤其是南非)。尤其在光照充足的美国西南部、智利、沙特阿拉伯、摩洛哥等地区，聚光光伏系统将呈现高速发展态势。预计至2016年，聚光光伏系统将占据这些地区光伏装机市场27%的份额。
IMSResearch在这份2012年报告中提供了30多家聚光光伏系统厂商的资料。截至2011年底为止，由于市场体量尚小，仅前五家厂商就把持了聚光光伏总装机量的90%。Amonix曾是聚光光伏市场最大的供应商，然而随着今年初该公司停业及新厂商的进入，市场竞争格局将发生重大改变。据该报告透露，Soitec和SolFocus等厂商将在2012年的聚光光伏市场获得更大的市场份额。
聚光光伏 - 聚光光伏发电系统
CPV系统的技术难点
CPV太阳能发电系统原理比较简单，为什么到现在全世界也没有几家公司做出特别稳定且便宜的发电系统呢!在CPV领域原则上讲聚光倍数越高造价就越便宜但是使用聚光的方式就会出现以下问题。[1]
1、让单晶硅承受较高倍聚光
虽然砷化镓可以承受1000倍的光强，但是现在砷化镓价格昂贵，并且砷化镓中的砷是剧毒物质，不可能大幅度的降低制造成本，另外在以环保为主题的国际环境下也不可能大量使用，最后只能是单晶硅;但是单晶硅一般只能承受3到5倍的光强，在CPV领域3到5倍的聚光几乎不怎么能降低成本，要想大幅度降低成本必须达到10左右。为了达到10倍的聚光必须用特制的单晶硅。
2、散热：
普通的硅光电池板在夏日中午时温度能到75度以上，普通的硅电池板在两倍太阳光强下时间一长就会起泡，在5倍太阳光强下10分钟就会就会起泡，在10倍太阳光强下5分钟就会起泡，起泡后太阳能电池片就会被氧化，在很短的时间内就会大幅降低效率，另外起泡后由于受热不均匀，常常有电池片炸裂的，这样系统就完全不可用。
如果太阳能电池板使用铝或者铜制的散热片进行自然散热，需要大量的散热片，造价特别贵，贵到比硅光片还要贵;如果使用强制风冷，就要使用大量的电能，得不偿失，并且风扇的寿命与可靠性不高，要想达到高可靠性必须有错误检查与冗余设置，这样就会成几倍增加造价，如果在夏天的中午风扇坏了，整个硅光电池板有可能被彻底烧坏。如果使用水冷除了要使用电力外，造价也不便宜，水冷由于管路多，连接点多，还需要水泵，故障点必然多，可靠性还不如风冷，当然水冷的效率要高于风冷，但是在故障率决定一票否决制的太阳能系统中不可用。
3、反光板：
普通的镜子，塑料反光板由于反射层与骨架层(比如玻璃)热胀冷缩系数不一样在室外2-4年反射面就会脱落，在沙漠高温差地方可能几个月就完全不能使用了，并且反光率会慢慢下降。
另外国内外也有用高反射率的薄铝板，但是这种铝板不能经受冰雹，并且不能擦洗，如果擦洗会产生永久性损伤，这种铝板使用期限为8年左右，并且反光率逐年降低，8年就基本只有40%的反光率了，远远不能达到太阳能系统要求的25年;铝板有贴保护膜的，但是保护膜造价高，也不防冰雹，不能解决所有问题。另外为了降低成本铝板一般都为0.3毫米左右，这样加工特别困难，加工成本特别高。
4、跟踪器：
光伏电池只有在聚光器的焦点才能工作，因为地球阳每时每刻都在转动，所以必须使用跟踪器才能保证光伏电池处于聚光器的焦点;跟踪器是CPV系统的主要系统之一，没有跟踪器系统就不能运行，跟踪器除了保证系统能运行外还能比不带跟踪的系统平均多30-40%的电。但是跟踪器是机械结构，长年累月的运行会出故障，并且会有磨损，跟踪器如果出现故障系统就不能运行(发不出电)，如果有磨损了跟踪精度就会降低，由于CPV系统对跟踪精度是有要求的，如果精度降低真个发电系统就不能正常运行。
解决方法
为了解决CPV解决系统的问题，掌握CPV系统的核心技术，北京安信高科的陈平坚总经理带领他的研发团队从2008年3月份开始，经过2年多的攻关在投入了上百万的资金，在经过了数不清的失败后终于悉数圆满解决了单晶硅10倍聚光的核心技术，已获取或者正在申请的专利达到8个之多。
1、让单晶硅承受较高倍聚光
我们经过多次改良，终于制造出了能承受15倍光强的单晶硅光伏电池片，并且比同类电池片的功率要增加15%，远远超过了世界上的同类产品。
2、散热：
进过几十次的设计，上10次的试制与修改，终于设计了一套独特的廉价的散热器，散热器不需要任何动力，没有任何运动部件，非常稳定;在外界温度45度，13倍聚光的情况下能能保证光伏电池的温度在规定范围内。无动力、无运动部件就意味着免维护，高稳定，不会因为时间长而改变性能。是同类产品散热/价格比最低的散热器。
3、反光板：
反光板设计制作还比较顺利，进过半年多的思考一次制作就成功，这种反光板的放光率大概在77%，使用寿命不会少于25年，反光率也不会逐年减低，能经受冰雹，并且能擦洗，价格每平米大约200元;另外我们设计了一套独特的加工方法，特别简单的就能加工。完全解决了其他反光板的所有问题。
4、跟踪器：
经过10几次的改进，设计了全动型跟踪器，即整体在一个大盘上，东西转向整体进行转动，南北通过联轴器也进行统一俯仰，大大的提供了系统的稳定性，也大大的降低了造价，降低了风阻，另外设计了一套特别的轴套，不怕水不怕沙，使用寿命为10万次(我们整个系统的全寿命为1.8万次)，另外智能的控制系统能在有云遮挡的情况下也能使聚光器始终对准太阳，只要太阳一出来系统就立刻能发电，完全解决了现有跟踪器的缺点。
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