聚焦偏移非对称复合抛物面聚光器在双面光伏聚光系统中的性能优化与应用前景

本文提出一种新型聚焦偏移非对称复合抛物面聚光器（FSACPC），通过光学-热-电耦合模型验证其在双面光伏聚光系统（CBPV）中的显著优势。研究表明FSACPC较传统最大反射集热器（MaReCo）具有更大光接收角、更高辐照均匀度及更低热点风险，其系统综合发电效率提升13.06%，单位成本发电量较单面光伏（MPV）系统最高提升26.84%，平准化度电成本（LCOE）降至0.196元/千瓦时。

　　

Highlight

本研究基于典型非跟踪式非对称聚光器——最大反射集热器（MaReCo）进行改进设计，提出新型聚焦偏移非对称复合抛物面聚光器（FSACPC）。通过对比不同几何聚光比（C）的FSACPC光学性能，发现其具有更大临界入射角θ_cr和更优辐照均匀性。FSACPC在临界角处最大辐照度降低38.80%，单位聚光面积太阳能辐射能相对提升8.29%。

FSACPC-CBPV系统性能模拟与分析

将FSACPC3与MaReCo分别与双面光伏（BPV）面板结合构建聚光系统，建立光学-热-电耦合模型进行性能对比。结果表明：FSACPC-CBPV系统在临界角处晶硅电池（SC）层最高温度降低32.37%，温度分布更均匀；在相同光接收范围内，系统综合发电效率更高，平均总电力输出提升13.06%。

Conclusions

FSACPC成功克服了传统聚光器热点效应明显、光接收角有限等缺陷。在四种典型日辐照条件下，FSACPC-CBPV系统单位成本总电力较相同受光面积的单面光伏（MPV）系统最高提升26.84%（夏至正午），几何聚光比为1.7时系统平准化度电成本（LCOE）为0.196元/千瓦时，展现出显著的技术经济性优势。