聚光光伏（聚光光伏）

正文

使用晶硅電池和薄膜電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，分別是第一、第二代太陽能利用技術(shù)，均已得到了廣泛應(yīng)用。利用光學(xué)元件將太陽光匯聚后再進(jìn)行利用發(fā)電的聚光太陽能技術(shù)，被認(rèn)為是太陽能發(fā)電未來發(fā)展趨勢的第三代技術(shù)。第三代CPV（聚光太陽能）發(fā)電方式正逐漸成為太陽能領(lǐng)域的焦點(diǎn)。與前兩代電池相比，CPV采用多結(jié)的III—V族化合物電池，具有大光譜吸收、高轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)。HCPV就是高聚光太陽能，高聚光太陽能（HCPV）與聚光（CPV）太陽能技術(shù)是通過聚光的方式把一定面積上的太陽光通過聚光系統(tǒng)會(huì)聚在一個(gè)狹小的區(qū)域（焦斑），太陽能電池僅需焦斑面積的大小即可，從而大幅減少太陽能電池的用量。

優(yōu)勢與短板

對(duì)CPV的發(fā)展前景持謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度，主要基于如下三點(diǎn)原因：

第一，極高的規(guī)模化潛力：cpv技術(shù)因其光電轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn)，是在可預(yù)見的未來時(shí)間里能用

聚光光伏

第二，成本下降空間巨大：與晶硅和薄膜太陽能發(fā)電技術(shù)相比，CPV目前3~4美元/Wp的建設(shè)成本并無優(yōu)勢，但作為一項(xiàng)新興技術(shù)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、電池效率的提高、聚光模塊的改進(jìn)等，成本有巨大的下降空間。

第三，技術(shù)和規(guī)?；M(jìn)度存在不確定性：作為一項(xiàng)正在由實(shí)驗(yàn)室走向工程化的新技術(shù)，CPV的技術(shù)路線尚未定型，產(chǎn)業(yè)鏈也未形成。對(duì)于相關(guān)企業(yè)，我們需要關(guān)注其技術(shù)或成本取得優(yōu)勢地位。

未來重要潔凈電源

與晶硅和薄膜型平板式太陽能發(fā)電系統(tǒng)相比，CPV因其高轉(zhuǎn)換效率和小得多的半導(dǎo)體材料用量，是最具有發(fā)展成為大型支撐電源潛力的太陽能發(fā)電方式。通過簡單復(fù)制的規(guī)模化部署，單一CPV電廠可以輕易達(dá)到MW級(jí)規(guī)模，未來這一數(shù)字甚至有望達(dá)到100MW。

占地面積小：在同等發(fā)電量的情況下，CPV電廠的土地占用面積比平板式太陽能要小得多。CPV系統(tǒng)由支柱承載其主要結(jié)構(gòu)體，占地面積極小，且由于系統(tǒng)在地面產(chǎn)生的陰影面積是移動(dòng)的，所以對(duì)電廠所在地的生態(tài)影響也較小，面板下方的土地仍然可以用于畜牧等用途。

耗水量極低：通常具有高太陽輻射的地區(qū)都比較缺水，CPV系統(tǒng)的整個(gè)發(fā)電過程中完全不需要水，僅需少量水

聚光光伏

按照目前的認(rèn)識(shí)，CPV的技術(shù)特性要求其安裝地的全年太陽輻射強(qiáng)度達(dá)到1800kWh/m&sup以上，全球滿足這一條件的地區(qū)主要包括：美國西南部、歐洲南部、非洲北部南部、中東地區(qū)以及澳大利亞，我國西北部也有一些地區(qū)具有建設(shè)CPV系統(tǒng)的較好自然條件。

在目前CPV系統(tǒng)產(chǎn)量仍十分有限的情況下，許多系統(tǒng)及部件制造商在生產(chǎn)過程中仍然使用著大量的人工操作，尤其是在組件裝配等環(huán)節(jié)，未來一旦量起來了，大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)將是必然的趨勢。

然而，這一工程化CPV系統(tǒng)萌芽的特殊時(shí)期，或許會(huì)是國內(nèi)企業(yè)發(fā)揮“中國制造”成本優(yōu)勢的大好機(jī)會(huì)，一些具有相關(guān)技術(shù)能力的國內(nèi)企業(yè)若能借此機(jī)會(huì)在這一新興市場上確立先發(fā)優(yōu)勢，未來的成長空間巨大。

投資機(jī)會(huì)分析

涉及CPV系統(tǒng)及部件制造的A股公司有多家。

東山精密（002384）：精密鈑金件是公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。公司已經(jīng)通過SolFocus全面的供應(yīng)商體系認(rèn)證，作為其全球唯一的精密制造服務(wù)商，為其提供全面的CPV發(fā)電系統(tǒng)精密鈑金組件及系統(tǒng)組裝“一站式”精密制造服務(wù)。

萬家樂（000533）：公司控股25%的新曜光電是一家以第三代高聚光型（HCPV）太陽能發(fā)電模組和發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化為主要業(yè)務(wù)方向的高科技公司。目前，新曜光電已完成10mm電池模塊的工藝改進(jìn)和優(yōu)化，封裝測試和模塊批量生產(chǎn)工藝也基本完成，是國內(nèi)唯一有高倍率核心模塊研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力的單位。

三安光電（600703）：天津三安三期擴(kuò)產(chǎn)完畢后，MOCVD總數(shù)將達(dá)到100臺(tái)以上。已實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)外延片65萬片，芯片200億粒的生產(chǎn)規(guī)模。目前三安能提供單機(jī)規(guī)格為25kW的聚光光伏發(fā)電機(jī)組。

新華光（600184）：鑭系光學(xué)玻璃獲湖北省新產(chǎn)品獎(jiǎng)，光學(xué)材料市場占有率30%以上，是EPSON、3M、ZEISS、鳳凰光學(xué)等公司的光學(xué)材料主要供應(yīng)商。公司控股子公司天達(dá)光伏主要產(chǎn)品為晶硅太陽能電池，在云南昆明石林太陽能光伏并網(wǎng)電站20兆瓦實(shí)驗(yàn)示范項(xiàng)目中負(fù)責(zé)提供7.1MW太陽能組件。

水晶光電（002273）：公司是國內(nèi)唯一一家規(guī)?；a(chǎn)光學(xué)低通濾波器的企業(yè)，全球排名第四；紅外截止濾光片及組立件年產(chǎn)能1.5億片，全球排名第三。公司之前的主要客戶為索尼，目前已經(jīng)進(jìn)入佳能、奧林巴斯等廠商的供應(yīng)鏈。公司在鍍膜上擁有核心技術(shù)，反射鏡鍍膜產(chǎn)品可能成為公司新的業(yè)務(wù)方向。

利達(dá)光電（002189）：我國裝備水平最高、規(guī)?；a(chǎn)能力最大的光學(xué)鍍膜產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)之一。其關(guān)聯(lián)公司河南中光學(xué)集團(tuán)自主開發(fā)的模組與陣列經(jīng)過驗(yàn)證，研發(fā)出的KW級(jí)新一代高倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，具備了由工程化研究向示范站建設(shè)的基礎(chǔ)條件。

全球市場展望

據(jù)IMSResearch最新發(fā)布的報(bào)告透露，2012年聚光光伏市場規(guī)模將實(shí)現(xiàn)翻番，達(dá)到近90MW，銷售額達(dá)3.25億美元。此外，IMSResearch預(yù)計(jì)到2016年這一新興技術(shù)的裝機(jī)量將快速發(fā)展，總裝機(jī)量將達(dá)到近1.2GW。

IMSResearch日前發(fā)布的《2012年全球聚光光伏市場》報(bào)告指出，到2012年聚光光伏市場裝機(jī)量將達(dá)到近90MW，同時(shí)營收將增長逾60%至3.25億美元。這家研究公司預(yù)測，盡管受到來自傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)強(qiáng)有力的競爭，但聚光光伏系統(tǒng)在目標(biāo)市場仍然充滿吸引力。IMSResearch分析師以及這份報(bào)告的作者之一JemmaDavies認(rèn)為：“聚光光伏系統(tǒng)供應(yīng)商正被迫不斷削減成本，從而使CPV系統(tǒng)成本能與快速下跌的光伏系統(tǒng)成本相競爭。相對(duì)來說，聚光光伏仍是新興技術(shù)，面臨著其可融資性的問題。盡管如此，聚光光伏系統(tǒng)供應(yīng)商仍在美國市場取得了很大的進(jìn)展，預(yù)計(jì)2012年市場占有率將達(dá)到13%，到2016年將進(jìn)一步增至27%。”

雖然長遠(yuǎn)來看，聚光光伏市場仍將是一個(gè)細(xì)分市場，但這份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，聚光光伏的發(fā)展前景仍然十分樂觀。到2016年，聚光光伏將有望達(dá)到適宜其發(fā)展的高直接正常輻射(DNI,DirectNormalIrradiation)地區(qū)(通常是DNI高于6kWh/平米/日的地區(qū))總裝機(jī)量的18%。2012年，高倍聚光光伏系統(tǒng)(HCPV)是市場主流。然而，據(jù)預(yù)測今后五年低倍聚光光伏系統(tǒng)(LCPV)裝機(jī)量將快速增長，到2016年將占據(jù)聚光光伏市場20%的市場份額。這份報(bào)告的另一位作者SamWilkinson補(bǔ)充道：“目前低倍聚光光伏系統(tǒng)供應(yīng)商尚未大舉進(jìn)入市場。然而，隨著SunPower等知名企業(yè)進(jìn)駐，2013年裝機(jī)量將大幅增長，最終這些產(chǎn)品將占據(jù)一定的市場份額?！?/p>

據(jù)該報(bào)告透露，最具吸引力的聚光光伏市場將是美國、中美洲、中東及非洲市場(尤其是南非)。尤其在光照充足的美國西南部、智利、沙特阿拉伯、摩洛哥等地區(qū)，聚光光伏系統(tǒng)將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢。預(yù)計(jì)至2016年，聚光光伏系統(tǒng)將占據(jù)這些地區(qū)光伏裝機(jī)市場27%的份額。

IMSResearch在這份2012年報(bào)告中提供了30多家聚光光伏系統(tǒng)廠商的資料。截至2011年底為止，由于市場體量尚小，僅前五家廠商就把持了聚光光伏總裝機(jī)量的90%。Amonix曾是聚光光伏市場最大的供應(yīng)商，然而隨著今年初該公司停業(yè)及新廠商的進(jìn)入，市場競爭格局將發(fā)生重大改變。據(jù)該報(bào)告透露，Soitec和SolFocus等廠商將在2012年的聚光光伏市場獲得更大的市場份額。

發(fā)電系統(tǒng)

CPV太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理比較簡單，為什么到現(xiàn)在全世界也沒有幾家公司做出特別穩(wěn)定且便宜的發(fā)電系統(tǒng)呢！在CPV領(lǐng)域原則上講聚光倍數(shù)越高造價(jià)就越便宜但是使用聚光的方式就會(huì)出現(xiàn)以下問題。

1、讓

承受較高倍聚光

雖然砷化鎵可以承受1000倍的光強(qiáng)，但是現(xiàn)在砷化鎵價(jià)格昂貴，并且砷化鎵中的砷是劇毒物質(zhì)，不可能大幅度的降低制造成本，另外在以環(huán)保為主題的國際環(huán)境下也不可能大量使用，最后只能是單晶硅；但是單晶硅一般只能承受3到5倍的光強(qiáng)，在CPV領(lǐng)域3到5倍的聚光幾乎不怎么能降低成本，要想大幅度降低成本必須達(dá)到10左右。為了達(dá)到10倍的聚光必須用特制的單晶硅。

2、散熱

普通的硅光電池板在夏日中午時(shí)溫度能到75度以上，普通的硅電池板在兩倍太陽光強(qiáng)下時(shí)間一長就會(huì)起泡，在5倍太陽光強(qiáng)下10分鐘就會(huì)就會(huì)起泡，在10倍太陽光強(qiáng)下5分鐘就會(huì)起泡，起泡后太陽能電池片就會(huì)被氧化，在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)大幅降低效率，另外起泡后由于受熱不均勻，常常有電池片炸裂的，這樣系統(tǒng)就完全不可用。

如果太陽能電池板使用鋁或者銅制的散熱片進(jìn)行自然散熱，需要大量的散熱片，造價(jià)特別貴，貴到比硅光片還要貴；如果使用強(qiáng)制風(fēng)冷，就要使用大量的電能，得不償失，并且風(fēng)扇的壽命與可靠性不高，要想達(dá)到高可靠性必須有錯(cuò)誤檢查與冗余設(shè)置，這樣就會(huì)成幾倍增加造價(jià)，如果在夏天的中午風(fēng)扇壞了，整個(gè)硅光電池板有可能被徹底燒壞。如果使用水冷除了要使用電力外，造價(jià)也不便宜，水冷由于管路多，連接點(diǎn)多，還需要水泵，故障點(diǎn)必然多，可靠性還不如風(fēng)冷，當(dāng)然水冷的效率要高于風(fēng)冷，但是在故障率決定一票否決制的太陽能系統(tǒng)中不可用。

3、

：

普通的鏡子，塑料反光板由于反射層與骨架層(比如玻璃)熱脹冷縮系數(shù)不一樣在室外2-4年反射面就會(huì)脫落，在沙漠高溫差地方可能幾個(gè)月就完全不能使用了，并且反光率會(huì)慢慢下降。

另外國內(nèi)外也有用高反射率的薄鋁板，但是這種鋁板不能經(jīng)受冰雹，并且不能擦洗，如果擦洗會(huì)產(chǎn)生永久性損傷，這種鋁板使用期限為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，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到太陽能系統(tǒng)要求的25年；鋁板有貼保護(hù)膜的，但是保護(hù)膜造價(jià)高，也不防冰雹，不能解決所有問題。另外為了降低成本鋁板一般都為0.3毫米左右，這樣加工特別困難，加工成本特別高。

4、跟蹤器：

光伏電池只有在聚光器的焦點(diǎn)才能工作，因?yàn)榈厍蜿柮繒r(shí)每刻都在轉(zhuǎn)動(dòng)，所以必須使用跟蹤器才能保證光伏電池處于聚光器的焦點(diǎn)；跟蹤器是CPV系統(tǒng)的主要系統(tǒng)之一，沒有跟蹤器系統(tǒng)就不能運(yùn)行，跟蹤器除了保證系統(tǒng)能運(yùn)行外還能比不帶跟蹤的系統(tǒng)平均多30-40%的電。但是跟蹤器是機(jī)械結(jié)構(gòu)，長年累月的運(yùn)行會(huì)出故障，并且會(huì)有磨損，跟蹤器如果出現(xiàn)故障系統(tǒng)就不能運(yùn)行(發(fā)不出電)，如果有磨損了跟蹤精度就會(huì)降低，由于CPV系統(tǒng)對(duì)跟蹤精度是有要求的，如果精度降低真?zhèn)€發(fā)電系統(tǒng)就不能正常運(yùn)行。

為了解決CPV解決系統(tǒng)的問題，掌握CPV系統(tǒng)的核心技術(shù)，北京安信高科的陳平堅(jiān)總經(jīng)理帶領(lǐng)他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)從2008年3月份開始，經(jīng)過2年多的攻關(guān)在投入了上百萬的資金，在經(jīng)過了數(shù)不清的失敗后終于悉數(shù)圓滿解決了單晶硅10倍聚光的核心技術(shù)，已獲取或者正在申請(qǐng)的專利達(dá)到8個(gè)之多。

1、讓單晶硅承受較高倍聚光

我們經(jīng)過多次改良，終于制造出了能承受15倍光強(qiáng)的單晶硅光伏電池片，并且比同類電池片的功率要增加15%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了世界上的同類產(chǎn)品。

2、散熱

進(jìn)過幾十次的設(shè)計(jì)，上10次的試制與修改，終于設(shè)計(jì)了一套獨(dú)特的廉價(jià)的散熱器，散熱器不需要任何動(dòng)力，沒有任何運(yùn)動(dòng)部件，非常穩(wěn)定；在外界溫度45度，13倍聚光的情況下能能保證光伏電池的溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。無動(dòng)力、無運(yùn)動(dòng)部件就意味著免維護(hù)，高穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間長而改變性能。是同類產(chǎn)品散熱/價(jià)格比最低的散熱器。

3、反光板

反光板設(shè)計(jì)制作還比較順利，進(jìn)過半年多的思考一次制作就成功，這種反光板的放光率大概在77%，使用壽命不會(huì)少于25年，反光率也不會(huì)逐年減低，能經(jīng)受冰雹，并且能擦洗，價(jià)格每平米大約200元；另外我們?cè)O(shè)計(jì)了一套獨(dú)特的加工方法，特別簡單的就能加工。完全解決了其他反光板的所有問題。

4、跟蹤器

經(jīng)過10幾次的改進(jìn)，設(shè)計(jì)了全動(dòng)型跟蹤器，即整體在一個(gè)大盤上，東西轉(zhuǎn)向整體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，南北通過聯(lián)軸器也進(jìn)行統(tǒng)一俯仰，大大的提供了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也大大的降低了造價(jià)，降低了風(fēng)阻，另外設(shè)計(jì)了一套特別的軸套，不怕水不怕沙，使用壽命為10萬次(我們整個(gè)系統(tǒng)的全壽命為1.8萬次)，另外智能的控制系統(tǒng)能在有云遮擋的情況下也能使聚光器始終對(duì)準(zhǔn)太陽，只要太陽一出來系統(tǒng)就立刻能發(fā)電，完全解決了現(xiàn)有跟蹤器的缺點(diǎn)。