1、中山大学硕士学位论文线性聚光光伏系统太阳电池性能主要影响因素研究中山大学硕士学位论文V线性聚光光伏系统太阳电池性能主要影响因素研究摘 要近些年来，太阳能光伏发电特别是平板光伏（PV）发电的应用如火如荼。光伏产业链的各个环节包括生产设备商、原料供应商、光伏组件生产商、光伏系统集成商发展都非常迅猛并且相对较为成熟。同时围绕 PV 组件制定了较为完善的光伏标准。相比较而言，聚光光伏（CPV）产业的发展要滞后的多，同时人们对 CPV 的关注度与认知度也要低的多。本文工作的一个主要部分就是对聚光光伏系统发展进行调研，并对其发展现状、技术成果、发展趋势进行了分析和总结，给人们呈现一个清晰的 CPV 产业轮
2、廓。同时对一种新型线性聚光光伏系统进行了实验分析与应用评估。本文包括 CPV 产业分析与总结和线性CPV 具体实验两部分。第一部分 CPV 产业分析与总结。描述了 CPV 系统的基本构成、分类、发电原理等基本问题。对整个 CPV 产业做了全面的调查与总结。找到目前 CPV发展的瓶颈和将来要解决的问题。指出 CPV 发电系统的复杂性、多样性导致了制定相关行业标准的困难性。与平板 PV 组件相比目前国内对 CPV 发电关注很少，对整个 CPV 市场也缺乏一种完整的认识。国内从事 CPV 研究的机构不仅数量少而且层次低。本文第一部分尽量完整描述 CPV 发展的现状。使大家对CPV 发电的优缺点有更深
3、刻的理解。第二部分为实验部分，本部分论述了作者硕士期间的主要工作搭建新型聚光光伏系统平台，尝试对聚光电池组件进行新式封装。完善跟踪控制装置的设计与制作。对聚光光伏发电系统各组成部分包括菲涅尔透镜聚光电池组件机械传动装置控制跟踪系统和冷却系统进行优化组合。并且对硅太阳电池聚光组件在低倍聚光条件下的发电特性进行了理论分析和实验验证。指出聚中山大学硕士学位论文VI光光强、聚光组件工作温度等因素对聚光组件发电量及发电效率的影响。提出了为提高整个系统的发电效率而进行改造升级的可能性及具体实施措施。该种线性聚光光伏系统的研制理念特别是跟踪方式的选择及散热装置的设计是进行CPV 系统研究的重要尝试和探索。作
4、为一个新型透射式聚光发电系统也填补了国内在这一领域研究空白。最后，本文论述了 CPV 系统的发展趋势和前景。并且对未来几十年 CPV各组成部分的技术提升做了一个推测。指出几十年后 CPV 系统在大中型并网电站应用中必将占据重要位置。关键字：聚光光伏（CPV）系统；并网；菲涅尔透镜；跟踪控制中山大学硕士学位论文VIIThe Study of Main Impacting Factors of Solar Cell in a Linear Concentrator PV SystemABSTRACTPhotovoltaic (PV) technology especially the flat-p
5、late PV module is developing very fast in recent years. Industrial chains of PV mainly include the manufacturers of production equipments, providers of saw materials, producers of PV modules and integrators of PV systems, etc. All of them have been developing rapidly and maturely. At the same time s
6、ome PV standards are established now. Contrast Concentrator PV (CPV) system with flat-plate PV module, it is found that industry of CPV has a slower developing speed. And the people give less attention and passion on the CPV. One important part of thesis is to give readers a clear outline of the CPV
7、 industry through collecting relative CPV research institutions and companies. Also the thesis introduces a new type of linear concentrator system and gives an experiment analysis. So the thesis mainly concentrates on the summarization of the CPV industry and the CPV experimental part.The first part
8、 is summarization and analysis of CPV industry. It describes the basic structure, classification and the principle of CPV system. And it makes a comprehensive survey and in order to find the development bottleneck of CPV. Due to the complexity and diversity it is difficult to set down the uniform st
9、andards for CPV industry. Less concern with the CPV leads to less sufficient understand. So considering the situation mentioned above the author makes great efforts to describe the real situation of the CPV industry in order to make the advantages and disadvantages of CPV more profound understood.中山
10、大学硕士学位论文VIIIThe second part is experimental part. First it describes the main work of the author that is construction of a new type of concentrator PV system. CPV system includes some parts such as the Fresnel lens module, the concentrator solar module, the mechanical driving device, the tracking co
11、ntrol system and the cooling system, etc. The main job is to optimize all of them and get good performance of the whole CPV system. Meantime the author tries a new type of module encapsulation method and designs the device of tracking control system. Through this new type of CPV system the author ge
12、ts the IV characteristic of concentrator solar module under low concentration and points out factors such as concentration irradiation, working temperature which can impact efficiency of the concentrator PV module. New ideas especially the mode of tracking and the design of the heat-dissipating part
13、 are important attempt and exploration on CPV system research. As a new type of linear concentrator system our experimental platform is innovate in China.Finally, the thesis introduces the developing trend and perspective of CPV system, and deduces the technological enhancement range of some CPV mai
14、n parts in the future. Also the author points out the possible application of CPV system in the field of middle and large grid-connected PV power stations.Keywords: Concentrator PV(CPV) system; grid-connected; Fresnel lens；Tracking control目录IX目 录论文原创性声明（）学位论文使用授权声明（）知识产权保护声明（）中文摘要（）英文摘要（）目录（）第 1 章 绪
15、论（1）1.1 聚光光伏系统的发展历史（1）1.2 聚光光伏系统构成及基本原理（3） 1.3 聚光光伏系统的研究进展和商业应用（5） 中山大学硕士学位论文X1.4 聚光光伏发电系统市场发展及技术提高（6） 1.5 硕士论文的主要工作（7）第2章 聚光光伏产业的现状及成本分析（9）2.1 聚光光伏发电系统的构成（9）2.2 聚光光伏发电系统的分类（13）2.3 聚光光伏系统应用实例（15）2.4 CPV 系统的成本分析 （22）2.5 CPV 系统的测试与标准（24）第 3 章 新型线性聚光光伏发电系统实验研究（25）3.1 线性聚光系统基本构成（25）3.2 实验结果与分目录XI析（43）3.
16、3 实验平台的完善和实验补充（60）第 4 章 中低倍硅聚光电池发电理论分析及 CPV 聚光比的理论推导（62）4.1 中低倍硅聚光电池发电理论分析（62）4.2 聚光器聚光比理论分析（69）第 5 章 聚光光伏发电的应用前景（74）5.1 CPV 系统发展趋势及影响因素（74） 5.2 CPV 研究发展愿景（76） 5.3 CPV 系统应用之路（79）结束语（80）参考文献中山大学硕士学位论文XII（82）攻读硕士学位期间发表的论文与专利（89）附录：从事 CPV 研究的科研单位及公司（90）广州地区太阳光辐射数据（92）致谢（95）第一章 绪论1第一章 绪论众所周知能源问题是关系到国计民生
17、乃至国家安全的大问题，目前国际上许多冲突甚至战争都是因争夺能源而起。在能源结构方面目前的形势仍然是煤、石油、天然气等常规能源占主导地位。但是常规能源毕竟有限，为了子孙后代的长远发展。开发利用新能源逐渐摆脱对常规能源的依赖是我们生存的需要而不仅仅是环保的需要。开发可再生能源已成为二十一世纪世界各国经济发展中的重要影响因素之一。特别是在一些特殊应用领域 1-2，太阳能发电与常规能源发电相比有其不可替代的独特优势。美国“百万屋顶计划”,德国“十万屋顶计划” ，日本“阳光屋顶计划”等一些发达国家相关政策的推出与实施，太阳能发电行业在最近10年内以年均40%的速度增长。专家预测，到2030年光伏发电在世
18、界总发电量中将占到5-20%。但是硅材料的高成本等问题使得目前太阳电池的生产成本仍然很高，用较便宜的聚光器件来部分代替昂贵的太阳电池已成为降低光伏发电成本有效途径之一。1.1 聚光光伏系统发展历史聚光光伏系统的发展历史主要分为四个阶段： 第一阶段 20 世纪 70 年代中期到 80 年代中期的研究初创期 3。聚光光伏系统（CPV system）的研究开始于 70 年代年主要是因为受到 1973 年石油危机的影响。1976 年美国用于聚光系统的经费预算为 125 万美元。七十年代中期美国Sandia 实验室开发第一个聚光系统 4。该系统聚光比 50、效率 12.7%、峰值功率 1kW。几乎在同一
19、时期，Sandia 委托 Spectrolab 开发了聚光比 25、效率10.9%、峰值功率 10kW 的聚光系统。随后法国、西班牙和意大利也设计出类似的聚光光伏系统。同时还有很多其他的聚光发电新概念被提出来但却没有实施。早期的这些 CPV 系统主要是验证聚光光伏发电这一概念。这一阶段最大的 CPV中山大学硕士学位论文2发电系统是 Martin Marietta 公司为沙特阿拉伯安装的 350kWp 聚光电站和安装于美国田纳西州奥斯汀市 300kW Entech 聚光发电系统。第二阶段 80 年代中期到九十年代中期的规范成长期。伴随着 80 年代早期石油危机结束油价开始回落，政府支持力度开始减
20、小。从 1975 年到 1992 年世界范围内用于聚光光伏的研发投入刚刚超过 4000 万美元，这一数目仅占平板PV 组件研发投入的一小部分。这一时期出版了第一本关于聚光光伏的专著 5。美国出现了 Amonix 和 Entech6两家较有代表性的聚光光伏公司。 第三阶段 90 年代中期到 2005 年前后以后改造升级期。特别是在欧洲，各种聚光新理念开始付诸实施。比如这一时期开发了 Euclides7 技术。同时开始侧重于聚光电池的研究。斯坦福大学的 Swanson 和他的同事们研制的背点接触（PC）结构的 Si 聚光电池 90 年代中期的聚光效率已达到 26%8。2007 年美国 Spectr
21、olab 将族化合物三结聚光电池效率做到 40.7%9。并且效率还有不断提升的趋势。表 1-1 指出 2012 年以前多结聚光电池效率的提高过程。由于族三结聚光电池具有更高的发电效率，因此许多 CPV 公司正积极进行改造升级，用族三结聚光电池来代替原来的硅聚光电池。表 1-1 多结聚光电池效率的提高过程 9 第四阶段 2005 年以后的商业应用期，尽管目前全世界 CPV 发电系统总安装量为 MW 级，远远落后于晶硅组件 GWp 安装规模。美国 Amonix 公司和澳大利亚 Solar Systems 公司是目前两家较有代表性且比较成功的商业化公司，并且单个聚光光伏阵列的峰值功率也都能够达到几十
22、兆瓦（MW）的规模。随着第一章 绪论3“中华人民共和国可再生能源法”的出台，我国也开始逐步加大包括光伏发电在内的可再生能源发展的支持力度。国内已经出现了一批在国际上都相当有影响力的光伏公司，与 CPV 系统相关的公司却寥寥无几。由于 CPV 发电系统与平板光伏组件系统相比所固有的优势和特点，CPV 系统必将在大中型并网光伏电站领域占有一定市场份额。1.2 聚光光伏发电系统的构成及基本原理平板光伏系统应用规模跨度很大，可以从12W的太阳能灯到兆瓦级的光伏电站。聚光光伏发电系统由于其本身组成的复杂性及运行期间的维护需求决定了在大中型并网光伏电站的应用中才能发挥CPV系统的优势。目前很多研究机构和公
23、司为了研究的需要推出各自的CPV示范发电系统。这种CPV示范系统的规模可大可小。图1-1 聚光光伏系统举例聚光光伏系统根据聚光比跟踪方式聚光方式的不同可以分为若干类。中山大学硕士学位论文4但一般来讲，一个完整的聚光光伏发电系统包括以下几个部分：1. 聚光组件 接收器，包括聚光电池和散热部分 集光器 二次聚光器（选件） 机架保护组元等2. 平衡系统（BOS） 跟踪机构，包括机械部分和电子控制部分 组件支架 配线和接线盒 电力调节设备 储能电池 逆变器（并网系统） 数据接收器等与常规 PV 发电系统相比，CPV 系统的各组成部分的成本分布情况会有所不同，特别是太阳电池的成本在整个 PV 系统中所占
24、的比例差异很大。聚光电池成本在 CPV 系统总成本中占很小一部分（见图 1-2） 。在 CPV 系统中跟踪控制部分所占的成本比例很大。第一章 绪论5图 1-2 CPV 系统各组成部分成本分布 101.3 聚光光伏系统的研究进展和商业应用从 70 年代人们开始研究 CPV 系统以来到现在已经有 30 多年的历史。这一过程中 CPV 系统的各组成部分特别是聚光太阳电池的技术水平有了重大突破。2007 年美国 Spectrolab 公司以 GaAs 为主的族三结聚光电池实验室已经取得太阳电池的最高效率 40.7%。2009 年发电效率可以提高到 42%（见表 1-1）。另外日本夏普、德国 FhG-I
25、SE 也取得了较高的发电效率。2007 年晶硅聚光太阳电池实验室最高效率为 27%左右，为美国 Sunpower 公司保持 19。图 1-3 给出了1982 年-2006 年，常规硅太阳电池、硅聚光太阳电池和族多结聚光电池实验室最高效率的提高发展情况。澳大利亚新南威尔士大学硅太阳电池最高效率为 24.7%,一直保持单晶硅太阳电池最高效率记录。中山大学硕士学位论文6图 1-3 三种电池实验室最高效率 58CPV 发电系统的商业化进程一直很缓慢。二十世纪八十年中期 Martin Marietta 公司为沙特阿拉伯安装的 350kWp 聚光电站和随后安装于美国田纳西州奥斯汀市的 300kW Ente
26、ch 聚光发电电站是两个较有代表型的 CPV 电站。CPV系统发展早期所安装的 CPV 电站大多数是出于展示与实验目的而不是商业应用目的。对于高效聚光电池的研究最大的驱动力是太空应用特别是卫星供电的需求，而不是 CPV 本身技术改造的需求。但将目前开发的高效聚光电池应用到CPV 系统中的确可以切实提高系统的整体发电效率，使得 CPV 发电成本低于平板 PV 组件特别是晶硅 PV 组件。美国的 AMONIX 和澳大利亚 Solar Systems 是以商业化销售为主为数不多的两家 CPV 公司。但整体的发展规模与目前平板 PV 产业井喷式的增长形成了强烈的反差。CPV 发电系统的研究始于 70
27、年代。在随后发展的几十年的时间里，欧洲，美国，日本都先后推出了自己的示范 CPV 发电系统。并且对各自的 CPV 系统进行了长期的实验跟踪。与晶体硅光伏组件的产量已达到 GWp/年的规模相比，CPV 系统的安装量仅仅维持在 MW 级。 1.4 聚光光伏发电系统的市场发展及技术提高关于CPV市场发展有两点需要考虑，第一点是目前硅材料价格居高不下。这对于硅材料成本占晶硅组件成本70%的平板组件生产来说是一个重要影响因素，可以预见未来几年内硅材料短期的问题会一直存在。这可能会使想要介入光伏第一章 绪论7行业的公司会由于无法保证稳定的硅料来源转而投资聚光光伏发电等相关光伏产业。第二点就是CPV系统与平
28、板组件系统相比有其自身的优点，聚光光伏发电系统与常规组件相比具有很多本身固有的优点。比如系统构成中很少使用有毒材料，系统的各个组成部分容易回收等。另一方面现有的半导体制造技术完全能够满足聚光电池的生产需求，因此扩产比较容易并且聚光系统是唯一一种系统效率超过20%的光伏发电方式。这有助于降低用地和成本。表1-2给出了未来几年内CPV系统聚光电池的量产效率、光学透镜效率、系统聚光比和系统发电效率等技术参数的提高目标。可以预见随着CPV系统技术的不断提高、发电成本的不断降低，CPV市场将会有大的发展。表1-2 未来几年内CPV系统技术提高目标 9若聚光系统的应用地区直射辐照条件较好，CPV系统比平板
29、PV系统更有竞争力，最佳的CPV系统应用方式为GaAs多结太阳电池在高倍聚光条件下发电，并且很有潜力成为能够与常规主流能源发电成本相竞争的太阳能发电方式。未来发展的趋势可能是将光热、光电结合形成光热电一体化，进一步提高能量利用效率 9。1.5 硕士论文的主要工作本文的主要研究工作是搭建了一个新型聚光光伏系统平台。对硅太阳电池中山大学硕士学位论文8聚光组件在低倍聚光条件下的发电特性进行了理论分析和实验验证，并且给出了相应的结果。具体如下：1、CPV 产业分析与总结。与平板 PV 组件相比目前国内对 CPV 发电关注很少，对整个 CPV 市场也缺乏一种完整的认识。从事 CPV 研究的机构不仅数量少
30、而且层次低。本文第一部分尽量完整描述 CPV 发展的现状。使大家对CPV 发电的优缺点有更深刻的理解。2新型线形聚光光伏实验平台的搭建与完善。尝试对聚光电池组件进行新式封装，跟踪控制装置的设计与制作，聚光光伏发电系统各组成部分包括菲涅尔透镜聚光电池组件机械传动装置控制跟踪系统和冷却系统的优化组合。还包括数据采集仪器，冷水机，热电偶，辐照计，总辐照表，标准电池等设备的选择。3利用聚光光伏平台进行科学实验主要包括聚光组件热性能和电性能分析。对硅太阳电池聚光组件在低倍聚光条件下的发电特性进行了理论分析。通过改变聚光组件所接受到的光强大小及工作温度得到相应的电性能曲线。分析了光强与温度对聚光组件发电性
31、能所造成的影响。利用太阳组件测试仪通过对常规小组件室内聚光实验分析得到常规组件聚光条件下的IV特性。4聚光光伏系统的发展前景和趋势。分析了聚光光伏系统的优缺点及未来几十年技术革新目标及相关措施。一方面大中型CPV并网电站在那些辐照条件较好的地区市场安装量会出现大的飞跃。另一方面考虑如何将聚光后多余的热量通过光热发电等方式再利用，即将聚光系统做成光伏光热一体化将是一个很有前景的发展方向。第一章 绪论9第二章 聚光光伏产业的现状及成本分析人类利用会聚太阳光的历史最早可以追溯到公元前两世纪 10,那时人们通过聚光得到更大能量的光和热。聚光光伏（CPV）技术的发展真正开始于1976年，当时美国的San
32、dia国家实验室率先安装了被称作Sandia I和Sandia II 11的峰值功率为1kw的聚光光伏阵列。随后西班牙IES-UPM于1978年开始了Ramo n Areces计划。近年来聚光光伏发电系统的研究发展迅速，聚光电池最高效率不断得到突破。近些年更多采用族多结电池作为聚光电池，以GaAs为主的族多结聚光电池最初的研究是基于太空应用的需要 12，慢慢的同聚光系统结合才有了地面民用的可能性并且发展很迅速。使用高效的多结聚光电池会使整个系统的安装成本明显降低。目前做的较好的有美国AMONIX公司的IHCPV和澳大利亚Solar Systems 公司的CS500碟式聚光系统。2008年世界上
33、最大的聚光光伏电站项目154MW 维多利亚计划即将在澳洲西北维多利亚启动。图2-1 人类最早的聚光利用2.1 聚光光伏发电系统的构成一套典型的 CPV 发电系统一般包括聚光组件和平衡（BOS）系统两大部分。聚光组件包含了接收器、聚光器、机架保护组元等。聚光组件组成部分中最重要的是接收器。接收器又包括了聚光电池和散热装置两个主要部分。平衡系统包括跟踪控制机构和配线接线、电力调节装置等附属配件。其中跟踪控制部分中山大学硕士学位论文10包括机械传动和电子控制部分。并网 CPV 发电系统还应加装逆变器。2.1.1 聚光组件聚光组件是 CPV 发电系统中最重要的组成部分，也是目前 CPV 最重要的研究课
34、题之一。为了安装、运输的方便及长使用寿命的需要，通常把与聚光组件有关的各个部分包括接收器、聚光器、机架保护组元采取一体化封装方式。西班牙 isofoton 公司生产的平板微型聚光组件采用了新型的 TIR-R 聚光镜为接收器进行聚光。接收器的衬底材料为铜板，所采用的聚光电池也从原来背接触硅聚光电池升级为更高效率的族化合物聚光太阳电池。整个微型平板聚光组件为一体化封装，厚度仅为 3cm，外形与常规平板 PV 组件类似。聚光组件的发电性能除了受到聚光镜的聚光作用影响以外，很大程度上取决于聚光电池的效率。因此如何提高聚光电池的发电效率就变得尤为重要。实际上聚光电池发电效率的高低直接反映了各国在 CPV
35、 系统方面的研究水平。聚光电池有很多种结构，从材质上分主要有两种：一种是硅聚光电池，另一种是族化合物聚光太阳电池。为了提高整个 CPV 系统的发电效率，降低发电成本，族聚光电池在聚光组件的使用中所占的比例有逐步加大的趋势。一般来讲聚光电池具有正面光遮挡损失小、低的串联电阻和陷光效果好等特点。1、 硅聚光电池Jan G. Korvink13等人指出目前硅聚光太阳电池主要有四种设计方案。第一种为 V型凹槽电池，第二种是垂直多结电池，比如EUCLIDES 电站所使用的BP Saturn 聚光电池，第三种是p +-n-n+结构电池最初由Sandia国家实验室于1982年提出，经过优化后可以在150倍的
36、聚光光强条件下应用,，在40到200个太阳的聚光条件下效率为20。第四种是背电极接触高效电池，Sunpower公司的聚光电池，96倍聚光条件下，效率达到27%。2、族化合物聚光电池截止到2008年有三家公司或者研究机构在多结电池效率上保持领先 14，包第二章 聚光光伏产业的现状及成本分析11括波音公司的Spectrolab，日本的Sharp和德国的FhG-ISE。另外从事相关研究的还有俄罗斯约飞物理技术研究所（Ioffe Physico-Technical Institute）等。同时随着研究的不断深入，聚光电池的结数不断增加，效率也在不断提高 15-18。理论上四结聚光电池聚光效率可达50以
37、上。目前三结电池所能够达到的最高效率为40.7 16，是Spectrolab实验室2007年所得到的结果。基本电池结构为GaInP/GaInAs/Ge 三结叠层方式，具有很高的填充因子。California 技术研究所现已研制出了族四结电池，只是效率在40。目前美国和日本在多结电池的效率上处于领先地位，欧洲的德国，西班牙，俄罗斯研究的高倍聚光电池效率也已经接近40。专家预测2009年族三结聚光电池的最高效率将达到42%。图 2-2 （左） Spectrolab 族三结聚光电池的 IV 特性曲线 10 图 2-3 （右） 三结电池在卫星上的应用以 GaAs 为主的族多结聚光电池最初的研究是满足太
38、空应用的需要(见图 2-3)，目前在中高倍点聚光系统中近些年更多采用族多结电池作为聚光电池。这样以来族多结电池的应用领域也由太空扩大到地面。使用高效的多结聚光电池会使整个系统的安装成本明显降低，基本上来说族多结聚光电池具有以下几个特点;1、 族电池尺寸较晶硅电池尺寸明显要小。前者的尺寸基本上在平方毫米平方厘米（mm 2cm 2）量级（见图 2-4）。同样的发电功率，高倍聚光发中山大学硕士学位论文12电系统明显节省电池面积和用量，使得价格昂贵的族聚光电池能够实现地面应用。2、高的开路电压和宽的光谱吸收带。采用多个 pn 结的电池结构，可以显著提高电池的开路电压，增大太阳光谱的吸收范围（见图 2-
39、5）。聚光电池内部的多个 pn 结之间相互串联。每个 pn 结都对应一个光谱吸收带，spectrolab开发的三结聚光电池所对应的光谱吸收带的宽度为 300nm1800nm，基本结构为 GaInP/GaInAs/Ge，各结电池具有不同的光谱吸收范围 9。表 2-1 给出了2007 年各种太阳电池的最高转换效率及研究单位。可以看出 GaAs 多结聚光电池最高发电效率远远高于其他太阳电池。图 2-4 三结聚光电池的制作 9 图 2-5 三结聚光电池结构示意图 9第二章 聚光光伏产业的现状及成本分析13表 2-1 2007 年 各种太阳电池最高效率及研制单位 19 2.1.2 平衡系统（BOS）平衡
40、系统是一种总称，聚光光伏系统中除聚光组件以外的各组成部分通称为平衡系统 76。BOS围绕聚光组件而设计，最终目的就是能够最好的利用聚光组件进行发电。一般来说BOS包括机械支撑框架、跟踪控制装置以及配线接线、电力调节装置等附属配件，如果是并网系统还需要安装逆变器。2.2 聚光光伏发电系统的分类近年来聚光光伏发电系统的研究发展迅速，聚光电池最高效率不断得到突破、聚光镜的光学效率的提高、散热装置的改进、系统平衡系统（BOS）不断优化等都使得整个聚光发电系统发电效率不断提高，发电成本不断降低。Sala G等人曾指出基本聚光系统类型有五种 20，但简单来讲可分为点聚光、线聚光和固定聚光三种类型。实际上根
41、据聚光比跟踪方式聚光方式的不同可以将聚光光伏系统进行不同的分类。2.2.1 按跟踪方式分类中山大学硕士学位论文14聚光光伏系统按跟踪方式进行分类一般可以分为固定聚光、单轴跟踪和双轴跟踪三种。固定聚光方式适用于聚光比为几倍的聚光系统。单轴跟踪系统所能实现的聚光比一般要小于 100 倍。大于 100 倍的聚光光伏系统要采取双轴跟踪方式。跟踪控制通过跟踪控制系统来实现。跟踪控制系统又包括机械传动和电子控制两个部分。根据跟踪系统的工作原理又可分为主动跟踪和被动跟踪两种方式。其中主动跟踪又称开环控制，被动跟踪也被称为闭环控制。主动跟踪方式根据当地的地理经度、纬度和所处时间等信息编写跟踪程序输入电子控制部分以此驱动机械传动装置实现对太阳位置的跟踪。这种跟踪方式的优点是无论天气情况如何，跟踪系统都会按照预设的方式进行工作，保证了跟踪的连贯性。被动跟踪方式一般要采用太阳传感器来测量跟踪太阳的最大辐射光强所处的方位角和高度角，以此来达到系统跟踪的目的。这种跟踪方式的特点是在多云的天气条件下跟踪控制部分会暂时停止，等待晴天时再通过太阳传感器自动搜索太阳的位置。 表 2-2 给出了 CPV 系统按
