吸熱塔上安裝聚光光伏電池或可實(shí)現(xiàn)10%的額外電力輸出

2017-10-18 17:36:08 CSPPLAZA 　點(diǎn)擊量：評論 (0)

日前，隸屬于美國能源部的桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室表示已找到利用塔式光熱電站吸熱塔區(qū)域內(nèi)散布且未被利用的的太陽輻射通量的最佳方案。據(jù)桑迪亞科學(xué)家Cliff Ho介紹，在塔式光熱電站中，可在吸熱塔（包含吸熱器）的隔熱

光熱電站高溫工況對光伏組件的選擇

然而，該方案也面臨一個關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)。在高溫以及高太陽輻射通量條件下，傳統(tǒng)硅電池的效率將大打折扣。聚光型太陽輻射導(dǎo)致接觸點(diǎn)溫度極高，這對聚光型光熱發(fā)電而言是必備條件，然而對于太陽能光伏組件而言則造成了極大的挑戰(zhàn)。

“電池效率與溫度以及太陽輻射存在一定的函數(shù)關(guān)系，一定條件下，溫度與電池效率成反比。對光伏晶體硅電池而言，太陽輻射超過100 suns時（sun表示入射在垂直于太陽的單位面積上的能量，一個sun大約1000瓦特/平方米），電池基本失效。”Cliff解釋道，“因此，我們還對比了三結(jié)太陽能電池與硅電池的效用，結(jié)果表明，在一定太陽輻射下三結(jié)電池的效用比硅電池更高。”因此，更為適宜的選擇是采用聚光光伏電池。

對LCOE評估研究后得出的最佳方案

此外，桑迪亞科學(xué)家小組還進(jìn)一步分析了該方案的平準(zhǔn)化電力成本（LCOE），以明確覆蓋光伏組件的額外創(chuàng)收是否高于額外的成本，從而評估其經(jīng)濟(jì)性。

上文提到的三結(jié)電池為SolAero CTJ電池，可應(yīng)用于1500suns聚光太陽能輻射條件，效率可達(dá)39%（約在400suns條件下）。三結(jié)電池的價格遠(yuǎn)高于硅基光伏電池，但輔以強(qiáng)制冷卻后，進(jìn)一步提高了原有的高效率，從而有效降低LCOE。

圖：在塔式電站和槽式電站上配置PV電池示意圖

對此，基于槽式和塔式不同技術(shù)路線，有無冷卻系統(tǒng)等多種結(jié)構(gòu)，桑迪亞與美國其他國家實(shí)驗(yàn)室共同合作，對兩組不同類型光伏組件的LCOE進(jìn)行了深度評估。

在塔式光熱電站中，利用傳統(tǒng)光伏硅電池與三結(jié)電池的結(jié)合，可以較低的LCOE獲得可觀的發(fā)電量增長。配備的光伏組件可額外增加10%的電廠裝機(jī)容量，在裝機(jī)100MW的塔式光熱電站中，以低于5美分/kWh的LCOE增加10MW以上的電力。

然而，這一想法基于槽式光熱電站的研究則不盡如人意。在集熱管端部的保護(hù)套管上覆蓋三結(jié)電池確實(shí)可以大幅度提高發(fā)電量（生產(chǎn)電力約可增加光熱裝機(jī)的15%），但LCOE過高（約為15美分/kWh）。相比之下，若是采用成本相對較低的硅電池，雖LCOE僅5美分/kWh，但因此增加的發(fā)電量卻不可與前者相提并論。

經(jīng)研究，桑迪亞團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一套LCOE最低的方案：在太陽輻射能量較低的位置（約10-50千瓦/平方米）使用成本較低的光伏硅電池；在太陽輻射能量較高的地區(qū)采用多結(jié)電池+冷卻裝置的方式。

Cliff表示，輔以強(qiáng)制式冷卻系統(tǒng)后，在中央吸熱器上安裝光伏組件的成本可降低至1美分/kWh至2美分/kWh。

原標(biāo)題:吸熱塔上安裝聚光光伏電池或可實(shí)現(xiàn)10%的額外電力輸出