截至2014年为止,聚光光伏公司几乎全军覆没,其市场化进程遭到严重挫折,聚光光伏技术还有前途吗
日渐凸显的竞争优势 事情总是具有奇妙的两面性。砷化镓带来聚光光伏系统成本提高的同时,也带来了光电转换效率提升的新希望。
根据文献报道,聚光光伏电池的效率每年提升大约为0.9%。2014年,多结半导体(基于砷化镓材料系列)电池的转换效率已经达到了46%,其组件效率也到达了36.7%。这还远远未达到其理论上的光电转换效率上限(~70%)。
而与此同时,现在的硅基光伏却已经非常接近实验室和理论转换效率了(28%)。
从成本上来说,由于高倍聚光系统设计普遍采用高聚光比的缘故,砷化镓材料在整个聚光系统中的成本比例仅为10%左右。而近几年来,聚光光伏系统的成本下降十分显著,这包括电池接收器封装、模组组装、跟踪器、光学系统等几个核心部件。
由于砷化镓材料在民用市场特别是LED (发光二极管)中的广泛应用,大大带动了其成本的下行。跟踪器也逐渐在平板光伏系统中得到更多应用,其可靠性开始得到认可。光学系统上高倍聚光的主流是采用菲涅耳平板透镜的设计,大多采用廉价的PMMA材料。
因为高倍聚光的市场还不大,价格信息不透明。但是乐观的估计表明,现在整体设备价格应该非常接近于平板硅基太阳能电池。加上同等装机容量的聚光光伏系统比固定安装式平板系统多40%以上的发电量(不是转换效率高,是因为带跟踪系统),在阳光充沛地区,其平准化电力成本(LCOE或度电成本)已经和普通固定式平板光伏在一个水平了。
影响市场扩大的因素 首先,是应用区域的限制。前文提到,因为聚光光伏的技术特点,只有直射阳光能被利用,在阳光充沛、直射阳光成分高的地方,聚光光伏才能体现出优势。
一般认为,在直射阳光要达到2000kWh/m2/a的地方,使用高倍聚光的度电成本才可以与平板光伏比拟。在国内,目前适合聚光光伏的区域只能优先考虑西藏和西北的一类阳光资源地域。
其次,聚光光伏要形成一定的产能,才能有效的降低系统设备成本。
再者,聚光光伏的设计各个厂家都不一样,难以形成外观、技术规格上的统一标准,这也影响了其市场推广。不过,现在采用多结半导体芯片、菲涅耳透镜点聚焦、被动散热、双轴高精度跟踪器等,已经形成高倍聚光光伏的主流设计。
目前,看起来似乎是多晶硅、单晶硅光伏产品占据了绝大部分的光伏市场,但是必须认识到,光伏本质上还是一种处于不断进步中的技术。除了硅基材料以外,还有CIGS、CdTe、GaAs、钙钛矿甚至有机太阳能材料,等等。美国第一太阳能公司凭借CdTe薄膜组件甚至一度成为全世界出货量最大的光伏组件公司。另外,不同的太阳能技术路线,也有其适合的应用市场,在大型荒漠地面电站,聚光光伏就比平板太阳能有优势。
在谈论聚光光伏的时候,人们经常使用平准化电力成本(LCOE)一词,有时候则是用度电成本。
这表明了聚光光伏一开始就是冲着平价上网的目标而来的。而聚光光伏产品生产过程的低能耗也常常被提起,其能源回报期在6个月左右,这也低于一般多晶硅产品两年左右的能源回报期。
聚光光伏在其发展的近30年间,出现了大大小小几十家公司,包括一些集团公司下的子公司和上市公司下的事业部,但一直没有出现过一家独立的上市公司。
由于晶硅光伏产品成本一路下降,截至2014年为止,聚光光伏公司几乎全军覆没,其市场化进程遭到严重挫折。
作者:俞容文 来源:《太阳能发电》杂志
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