降低光伏发电成本的创造者-李洁吾教授的“非对称集中跟踪光伏系统”的发明成果和应用价值分析

Solarbe（Solbi）光伏太阳能网络新闻: 在今年的两届会议期间，“能源革命”的话题​​特别热门，委员会许多成员积极表示: “促进光伏产业的长远发展借助创新机制”，“加大政策支持力度以促进分布式光伏的快速发展”，“建议国家为光伏建筑一体化提供特殊支持” ...李克强总理在他的2015年政府工作报告中指出“能源革命”生产和消费关系到发展和民生，我们必须大力发展风能，光伏发电和生物质能，“两次媒体分析”发出了强烈的改革信号，能源革命必须是真实的！ “

目前，光伏发电行业一直在收到好消息. 其中最值得注意的是该国在实施光伏新政策后给予的电价补贴和财政支持. 其背后是“降低成本和提高效率”主题下遇到的障碍和瓶颈. 一些光伏发电从业者表示了无奈的现状-“如何降低光伏发电成本已达到临界点”，“难以突破成本的魔术障碍”，“如何确定损失”光伏发电投资”的变化. “

我面前似乎是一个复杂而困难的方程式. 但是，中国能源学会常务理事，包头捷华太阳能研究所所长李洁武教授认为，关键在于技术的变革和思想的解放. 前者是一种技术产品，需要真正坚强并经受“战斗”的考验，后者是一种政策渠道和业内人士，他们确实需要促进实施.

李洁吾教授及其研究小组遵循“简单而简洁的经典”的宗旨发明了“不对称聚光跟踪光伏系统”. 经过几年的实际运行和该系统的并网发电比较和测量，已经证明，现有固定晶体硅光伏组件的年发电量可以增加一倍，并且可以将工业化成本降低20倍. ％. 2.逐步取消政府能源补贴的目标提供了可行的新技术支持之一.

爱因斯坦的“复杂性来自简单性”已成为指导思想

众所周知，太阳能是全世界共享的取之不尽的巨大能源. 关键是要利用哪种高科技来最有效地利用它，并提高光电转换效率.

自人类进入21世纪以来，世界上几乎所有国家的有识之士都逐渐意识到了一个道理: 如果我们要维护地球的绿色家园，并沿着可持续发展道路促进人类发展，太阳能的应用特别是光伏的应用已成为各国政府和各国人民视为主要战略产业的问题.

李洁武教授指出，经过科学技术领域半个世纪的努力，目前在美国和一些欧洲国家，由于城市电价高于1.5元/度，光伏电价一直低于城市的电价，在中国，由于电的市场价格一般在0.5元/千瓦时左右，而光伏的价格在0.8元/千瓦时左右，因此必须获得政府补贴以大量推广. 因此，进一步降低光伏成本仍然是关键.

早在1979年在美国亚特兰大举行的世界太阳能大会上，就提出使用集中跟踪技术来显着降低光伏系统的成本. 为此，美国建造了许多大功率光伏电站，而近年来，中国也建造了几座. 不幸的是，这些高功率光伏电站不能降低光伏成本，但是比固定光伏电站贵. 两到三遍.

李杰武教授的“不对称聚光跟踪光伏系统”的发明遵循了物理学的自然唯物主义，而爱因斯坦的“复杂性来自于简单”是基础理论研究. 首先是二维主动同步对日本跟踪理论的突破. 提出了地球上代表点的新概念. 对该“点”位置进行二维精确跟踪的实现可以扩展到地球上数十亿个位置. 该代表点的“轴”跟踪是标准的. 四分之一轴跟踪是用于均匀圆周运动的简单三角函数. （以前，专家学者认为，四分之一轴跟踪的理论非常复杂，只能通过光电传感来解决. 光电传输会影响许多气候条件. 不确定性使人们不容易跟踪. ）

李洁武教授根据太阳和陆地运行的精细自然规律建立了一套二维同步自动跟踪理论及其数学方程，使地球上的任何地方都可以避免受到一般气候条件的影响. 向日葵一天之内一直在积极跟踪太阳，并为实施聚光灯奠定了坚实的基础.

关于聚光灯理论的深入而深入的研究，李洁吾教授经历了很长时间. 1982-87年，他完成了菲涅尔条纹5倍聚光玻璃镜片的研究和生产；他在1992-96年间完成了“双面正交条纹透镜的理论分析”，并为中，高倍率聚焦提供了照明. 均匀的镜片奠定了理论基础. 该文章于1996年在《太阳能杂志》上发表后，迅速被美国学术界翻译成英文，并在世界范围内广泛推广.

2007年后，为了减少聚光灯下散射的日光损失并提高抗风能力，提出了一种非对称均匀聚光灯理论及其光学设计公式. “研究哪种聚光系统更有利于降低光伏成本. ”

四项核心技术“破冰”以降低成本并提高效率

李洁武教授的“非对称集中跟踪光伏系统”获得了包括四项核心技术的国家发明专利（专利号: 200910002758.8）.

一种是日本独有的二维自动跟踪技术. 李洁吾教授说，与世界上所有国家主要基于电子技术的所有二维跟踪技术不同，我们发现了日本最简洁的二维精度跟踪理论. 本发明只需要一个电动机，一个简单的电子控制器和一组. 机械装置使集中式光伏组件的二维同步跟踪系统可以在任何时间准确地面向太阳.

第二个是不对称双聚焦技术. 据了解，将光伏组件的浓度提高一倍具有三个优点: 一是专注于大型光伏企业生产的大型光伏组件，这不仅保证了组件的优良品质和低成本，而且进一步提高了其功率发电能力并降低系统成本；其次，在双重聚焦下模块的温升很小，没有散热器可以保证模块的使用寿命为25年. 第三，用于双重聚焦的聚光镜随处可见.

镜子，质量好，价格低，使用寿命长. 电容器的成本仅为光伏模块的六分之一，而增加的发电量却是光伏模块的一半以上.

后来，李洁吾教授将对称聚光灯从不对称聚光灯进一步改进了，并增加了三个功能: 第一，增加了正面风的分流，提高了整机的抗风性. 仍然可以对整个机器进行自动跟踪，并且机架不必太笨拙. 二是整机占用的空间小于对称收集光线时的占用空间，占地面积相对节省. 第三是可以获得更多的散射阳光.

第三个是电机旋转角度的精确控制技术. 现有的步进电动机当然可以精确地控制电动机的旋转角度，但是成本高并且自功率消耗太多. 李洁吾教授发明的微电机步进控制系统仅消耗十分之一的功率，成本约为三分之一.

四是可调式固定支架技术. 为了确保在地球上任何地方竖立时都能进行准确的聚焦跟踪，我们开发了一种可调节倾斜角度的圆柱状固定支架，以确保具有初级文化的成年人可以根据以下要求建立新的集中式光伏系统: 设置了手册的步骤太阳能充电器应用价值，可以成功安装角度，可以平稳，长期，稳定地集中跟踪发电状态，非常方便.

工业化成本一个“明确的帐户”

李洁武教授说，以目前市场上由两个300Wp大型光伏组件组成的非对称聚光跟踪光伏系统为例，一个单元的年发电量应为300Wp * 2 * 2.03 = 1218Wp固定光伏系统是相同的. 根据2014年国内企业的调查结果，单个不对称集中跟踪光伏系统的批量生产成本为4,440元. 一个年发电量相同的固定光伏系统的成本为5542元. 相比之下，集中式光伏系统相对于固定式光伏系统的成本降低率为20％. 当生产规模小于100个单位时，单个单位的成本可能会更高.

因此，随着晶体硅光伏和薄膜光伏的光伏转换效率逐年提高并且成本进一步降低，非对称聚光和跟踪光伏系统是否具有成本优势？答案是: 不仅存在，而且还会增加更多. 它的优点. 当世界上各种先进的光伏电池组件的光电转换效率越来越高时，这种不对称的聚光和跟踪光伏系统将像光电倍增管一样工作，进一步使包括薄膜在内的先进光伏组件的太阳能优势加倍并扩展光伏模块. 使集中式光伏系统比固定式光伏系统具有30％的成本降低优势，并成为最早达到0.5元/ kWh电价的光伏系统，这并不是梦. “李洁吾坚定地说.

李洁武教授算了一笔账. 根据回报. 折的六倍以上. 国家可实现税收1075万元，利息1800万元. 拥有电力的公司可以在20多年的时间内获得廉价，环保的绿色电力，并且该城市减少了大量的二氧化碳和烟雾，这净化了大气环境，并造福了国家和环境.

上述聚光光伏电站的经济分析是在当前政府补贴下进行的. 推广的目的是在没有政府补贴的情况下获得优于火电的竞争优势.

不久前，国家能源局公开表示，在“十三五”期间，可再生能源比重应大大提高. 到2020年，光伏发电装机容量将超过1亿千瓦，光伏发电价格可与售电价格相提并论.

李洁武教授认为，国家计划告诉人们，几年之内不需要政府补贴，光伏发电也可以进入世界常规能源领域，成为能源的主体.

教授李洁吾指出，我们的新发明拥有完全自主的知识产权，真诚邀请有远见的金融，金融财团和企业家共同合作发展. 形成一种新型的国际光伏产业，促进全球环境保护和可持续发展的伟大事业.

为了节约成本，梦想着光伏发电，李洁吾教授全力以赴，没有怨言，没有遗憾，看着明天.

[个人传记]

李洁吾，湖南新化人，烈士之子，1958年毕业于新华第一中学第十五班，1962年毕业于湖南师范大学物理系，分配到内蒙古支持边境. 并以《微分几何》考入清华大学物理系. 1982年，开始进行聚光和跟踪光伏研究. 他是内蒙古科技大学物理学教授，包头捷华太阳能研究室主任. 研究所，中国能源学会常务理事，1996年发表《双面正交条纹透镜的理论分析》，1996年至1999年，将“聚光跟踪太阳能发电机”技术转移到军事工业和西藏花冠，拥有“室内太阳能灶具”等多项专利和技术，解决了二维主动同步跟踪理论及其核心技术创新，最新发明专利为“非对称聚光跟踪光伏系统”.

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