聚光光伏CPV项目-成都欧迪

聚光光伏CPV项目报告资料整理兰宇2012年成都欧迪精密模具有限公司OUDI成都欧迪成都欧迪•聚光光伏原理及优势•成都欧迪CPV透镜生产技术突破•聚光光伏前景及预期•聚光光伏的产业瓶颈3聚光光伏原理及优势CPV简介：聚光型太阳能(Concentrationphotovoltaic，简称CPV)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。OUDI成都欧迪聚光光伏原理及优势CPV基本原理：CPV技术通过透镜或镜面光学原件将一定面积接收到的太阳能聚焦于一个狭小的区域（焦斑），在此区域内光伏电池将太阳能转换为电能。在这过程中，该技术有效地减少了光电池中半导体材料的用量，于此同时还提高了能量转化效率。OUDI成都欧迪成都欧迪聚光光伏原理及优势CPV太阳能发电系统的构成：CPV太阳能发电的新解决方案：OUDI成都欧迪聚光光伏原理及优势太阳能发电所遇困难传统解决方案CPV解决方案阳光功率密度低选择光照资源丰富区光学聚焦提高光照密度光转换效率低技术上提升电池转换率设计上提高光能利用率成本高昂通过规模化降低成本改变成本结构降低成本7CPV的优势：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。OUDI成都欧迪聚光光伏原理及优势•第一代太阳能利用技术•第二代太阳能利用技术•第三代太阳能利用技术81、电池片生产低能耗，无污染，低耗材2、能源回收期短（6个月）3、系统占地面积小土地利用率高OUDI成都欧迪聚光光伏原理及优势CPV是聚光太阳能发电技术中最典型的代表，具有以下优势：4、大部分系统零部件、材料可回收5、单位面积发电量大，高效率低成本，极具可靠性与耐久性OUDI成都欧迪聚光光伏原理及优势能量转化系统能量转化效率 晶硅型太阳能（第一代太阳能利用技术）7%～9%薄膜型太阳能（第二代太阳能利用技术）14%～17%第一代核能电厂30%火力发电36.8%聚光光热 (CSP)13%～19% 聚光光伏(CPV) （第三代太阳能利用技术）27%～60%（理论上限）10聚光光伏原理及优势总结：CPV为新型、高效、低成本的太阳能利用技术。在能耗、效率、成本方面明显优于第一代、第二代、CSP等发电系统。OUDI成都欧迪聚光光伏原理及优势11目录OUDI成都欧迪•聚光光伏原理及优势•成都欧迪CPV透镜生产技术突破•聚光光伏前景及预期•聚光光伏的产业瓶颈12OUDI成都欧迪聚光光伏前景及预期世界太阳光照分布图我国处于世界太阳能丰富区成都欧迪聚光光伏前景及预期•随着波音公司投产CPV光伏发电站于2010年5月并网发电，CPV被众多国际公司看好，即将开始大规模商用。14OUDI成都欧迪聚光光伏前景及预期我国太阳光照分布图虽处于太阳能资源丰富区，但我太阳能地区性差异明显。CPV系统在成本、效率等优势下更加适合中国国情国家能源局可再生能源处处长董秀芬在2011年6月9日举行的“太阳能发电规模化发展研讨会”上表示，根据正在制定的太阳能发电“十二五”专项规划，2015年我国太阳能发电规模将在目前规划的基础上翻番，达到1000万千瓦。OUDI成都欧迪聚光光伏前景及预期年财政部联合多部委出台了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》和《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，随后又发布《关于支持加快太阳能光电建筑应用的政策解读》，支持开展光电建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”，城市光电建筑一体化应用，农村及偏远地区建筑光电利用等给予定额补助，2009年补助标准原则上定为20元/wp。16因而在国家政策的引导、扶持下，CPV将在“十二五”期间高速发展，在1000万千瓦发电目标中扮演重要角色，在我国成为太阳能发电发展的领军系统。OUDI成都欧迪聚光光伏前景及预期17目录OUDI成都欧迪•聚光光伏原理及优势•成都欧迪CPV透镜生产技术突破•聚光光伏前景及预期•聚光光伏的产业瓶颈18OUDI成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈•20世纪70年代以来，全世界已经对CPV进行了深入的研究，近年来取得极大的进展，尤其是在提高效率、改进光学技术、增强聚光水平和跟踪系统等领域所取得的进展更大。•全球目前有100多家公司提供CPV技术，其中大多数公司都自2005年以后成立的。•理论成熟，但生产技术及工艺不能发挥出理论的效益。因而CPV产业形成了“理论”与“实际”脱节的局面成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈世界范围内CPV的产业瓶颈：在第三代太阳能CPV优势下，众多顶尖企业投入到CPV的研发及生产。而CPV与前两代太阳能发电的不同本质在于光学部件。因而光学部件（透镜）成为CPV推广及运用的关键。以亚克力（PMMA）为原材料的透镜，首先被运用于CPV太阳能发电。但随着时间的推移，PMMA的自身缺陷也就暴露无遗：20一、传统材料亚克力(PMMA)的自身劣势OUDI成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈•1、抗黄变耐候性差•2、温度稳定性差•3、在工作环境中的热膨胀性强•4、PMMA镜片生产环节多，成本高，且废品率相对高。•于此，各大研究机构开始寻找替代PMMA的材料。在不断的摸索后昀终确定以硅胶（SOG）作为替代材料！21OUDI成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈比较项目PMMA（ultraviolettransparent(UVT)）SOG（silicononGlass）抗黄变耐候性PMMA在室外使用4年之后，拉伸强度降低、透光率开始加速下降，黄变加速，抗银纹性下降较明显，冲击强度还略有提高，其它物理性能几乎未变化。耐候性极佳：可长时间置于户外，不会老化变硬，裂开或者剥落。如果外面有玻璃密封使用下，在20年内不会有影响使用的变化。影响结果：4年之后，黄变和银纹逐渐严重影响透过率和聚光效果温度稳定性耐寒性也较差，脆化温度约9.2℃极佳的温度稳定性：可在-40℃-200℃稳定使用不变质。影响结果：PMMA聚光镜片在低温下（低于9.2℃），容易发脆，如有硬块击打容易造成裂纹。二、亚克力(PMMA)与替代材料硅胶（SOG）的优劣对比表一：22比较项目PMMA（ultraviolettransparent(UVT)）SOG（silicononGlass）太阳光波长范围内的透过率变化值比较从下图可以看出，在照射QUV之后，明显看到PMMA在紫外部分透过率的衰退，而硅胶（Silicon）材质不会挡住紫外光的部分，没有明显衰退的现象。添加抗UV剂的PMMA虽无衰退现象，但可以观察到380nm以下波长的光被吸收掉。UVT改善后，性能有所提升，但仍然比硅胶差。做成CPV镜片后，SOG镜片整体光效SOG将比PMMA镜片高。OUDI成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈•上图来源：Plexiglas•表二：在工作环境中的热膨胀性见右图：(460-700)X10-7/℃(5.8～150)X10-7／℃影响结果：PMMA热膨胀性皆高出玻璃许多，使用中容易产生变形、错位，以致聚焦点不在原始设定的位置上，进而导致聚光效应下降很多。OUDI成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈•上图来源：Plexiglas•表三：流动性能试验数据：(230°C/3.8kg，ASTMD1238)27.0g/10min，但成型加工的温度范围内具有较明显的非牛顿流体特性，熔融粘度随剪切速率增大会明显下降，熔体粘度对温度的变化也很敏感。因此，对于PMMA的成型加工，提高成型压力和温度都可明显降低熔体粘度，取得较好的流动性。但仍然无法满足菲涅尔镜片尖角0.01以内的要求。硅胶的流动性能试验数据为：(230°C/3.8kg，ASTMD1238)249.0g/10min成型加工时也会出现非牛顿流体特性，熔融粘度随剪切速率增大会下降，但成型容易充填型腔昀细小的地方。能够满足菲涅尔镜片尖角要求0.01以内的要求菲涅尔的齿尖和齿底的过渡圆角对光效影响比较大。镜片应力变形PMMA镜片出模之后，内部存有大量的应力，很容易造成镜片变形，所以需要后处理消除内应力，处理在70-80℃热风循环干燥箱内进行，处理时间视制品厚度，一般均需4h左右。SOG镜片出模之后，由于硅胶和玻璃贴合的关系，加之硅胶的硬度和弹性，应力影响可以忽略。只是钢化玻璃的表面的强度会有所减弱。PMMA镜片增加生产环节，成本上升，废品率增加。表面耐磨性PMMA镜片表面的硬度和耐磨性远远低于钢化玻璃，表面很容易产生伤痕。久之影响光效。OUDI成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈•表四：25在确定SOG为CPV聚光透镜的更佳材料以后，SOG付诸于生产。但SOG镜片的生产也同样存在诸多难点并至今阻扰整个行业发展：OUDI成都欧迪聚光光伏的产业瓶颈•1、硅胶与钢化玻璃粘结不牢，易变形或脱落。•2、生产周期长，菲涅尔透镜生产产业始终无法达到“量产”效率，平均生产周期为0.8小时/块。生产必要时间过长，导致生产成本过高。•3、硅胶成形技术不成熟，产品尖角不够，难以达到理论聚光效果。26目录OUDI成都欧迪•聚光光伏原理及优势•成都欧迪CPV透镜生产技术突破•聚光光伏前景及预期•聚光光伏的产业瓶颈27OUDI成都欧迪成都欧迪CPV透镜生产技术突破成都欧迪精密模具有限公司于2009年年中开始研发SOG的生产技术。经过工程师及生产技术人员日以继夜的不懈努力，现已形成SOG低倍、高倍的透镜量产。先进的工艺现已得到国家专利的保护。1.模具由超精密五轴金刚石车床加工，极大提高精度。2.采用注塑成形工艺，区别传统挤压成形，将SOG透镜每片生产时间缩短至1-5分钟。3.通过2011年的试产，积累量产经验，现已完全具备量产能力。•2011年10月量产镜片透镜生产技术突破•OUDICPV主要性能如下:Themainperformanceasfollows:•透过率90%Throughrate90%;•耐200°C以上超高温以及耐紫外(UV)老化;Super200°Caboveandheatresistanceultraviolet(UV)aging;•耐黄变性、玻璃和硅胶粘接性极强,使用寿命长。Yellowingresistance,glassandsilicagelbondverystrong,longlife.•测试检验:通过阿贝折射仪器、透过率测试、光学轮廓进行测试。拥有质量保证！Qualitywarranty:abberefractioninstrument,throughratetest,opticaloutlineistested•单套模具产能200件-1000个/天;Singlesetofmouldcanproduce200PCS-1000PCSperday;•已用于CPV发电的低倍SOG透镜组（焦距50放大倍数50）菲涅尔透镜（透镜焦距150放大倍数500）透镜生产技术突破•自制标准包装可应付远距离运输。Homemadestandardpackagingcanrealizetransportation.•OUDI工艺让每瓦透镜成本低至0.5元-2元PowercostperW￥0.5-￥2•生产周期：新项目模具制造及机械订购在90个工作日内完成。•Todealwiththenewprojectmouldmakingandmachineordered90workingd