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吸热塔上安装聚光光伏电池 或可实现10%的额外电力输出

2017-10-18 17:36:08 CSPPLAZA 　 点击量： 评论 (0)
日前，隶属于美国能源部的桑迪亚国家实验室表示已找到利用塔式光热电站吸热塔区域内散布且未被利用的的太阳辐射通量的最佳方案。据桑迪亚科学家Cliff Ho介绍，在塔式光热电站中，可在吸热塔（包含吸热器）的隔热

光热电站高温工况对光伏组件的选择
 
然而，该方案也面临一个关键的技术挑战。在高温以及高太阳辐射通量条件下，传统硅电池的效率将大打折扣。聚光型太阳辐射导致接触点温度极高，这对聚光型光热发电而言是必备条件，然而对于太阳能光伏组件而言则造成了极大的挑战。
 
“电池效率与温度以及太阳辐射存在一定的函数关系，一定条件下，温度与电池效率成反比。对光伏晶体硅电池而言，太阳辐射超过100 suns时（sun表示入射在垂直于太阳的单位面积上的能量，一个sun大约1000瓦特/平方米），电池基本失效。”Cliff解释道，“因此，我们还对比了三结太阳能电池与硅电池的效用，结果表明，在一定太阳辐射下三结电池的效用比硅电池更高。”因此，更为适宜的选择是采用聚光光伏电池。
 
对LCOE评估研究后得出的最佳方案
 
此外，桑迪亚科学家小组还进一步分析了该方案的平准化电力成本（LCOE），以明确覆盖光伏组件的额外创收是否高于额外的成本，从而评估其经济性。
 
上文提到的三结电池为SolAero CTJ电池，可应用于1500suns聚光太阳能辐射条件，效率可达39%（约在400suns条件下）。三结电池的价格远高于硅基光伏电池，但辅以强制冷却后，进一步提高了原有的高效率，从而有效降低LCOE。
 
 
图：在塔式电站和槽式电站上配置PV电池示意图
 
对此，基于槽式和塔式不同技术路线，有无冷却系统等多种结构，桑迪亚与美国其他国家实验室共同合作，对两组不同类型光伏组件的LCOE进行了深度评估。
 
在塔式光热电站中，利用传统光伏硅电池与三结电池的结合，可以较低的LCOE获得可观的发电量增长。配备的光伏组件可额外增加10%的电厂装机容量，在装机100MW的塔式光热电站中，以低于5美分/kWh的LCOE增加10MW以上的电力。
 
然而，这一想法基于槽式光热电站的研究则不尽如人意。在集热管端部的保护套管上覆盖三结电池确实可以大幅度提高发电量（生产电力约可增加光热装机的15%），但LCOE过高（约为15美分/kWh）。相比之下，若是采用成本相对较低的硅电池，虽LCOE仅5美分/kWh，但因此增加的发电量却不可与前者相提并论。
 
经研究，桑迪亚团队发现了一套LCOE最低的方案：在太阳辐射能量较低的位置（约10-50千瓦/平方米）使用成本较低的光伏硅电池；在太阳辐射能量较高的地区采用多结电池+冷却装置的方式。
 
Cliff表示，辅以强制式冷却系统后，在中央吸热器上安装光伏组件的成本可降低至1美分/kWh至2美分/kWh。
 
原标题:吸热塔上安装聚光光伏电池 或可实现10%的额外电力输出

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