槽式光熱發(fā)電與光伏發(fā)電對比分析

滕飛 鐘福春 崔賢基 孫志強

摘 要：目前，太陽能發(fā)電主要有兩種形式：太陽能光伏發(fā)電與太陽能光熱發(fā)電，其中光伏發(fā)電實現(xiàn)光—電轉(zhuǎn)化，而光熱發(fā)電則是光—熱—電轉(zhuǎn)化。光伏發(fā)電和光熱發(fā)電的技術(shù)路線不同，應(yīng)用范圍和廣度不同，這也就意味著不同的條件下需要選擇不同的太陽能發(fā)電形式。本文通過對光熱發(fā)電的中的槽式光熱發(fā)電與光伏發(fā)電對比分析，總結(jié)出兩者的優(yōu)勢與不足，為后續(xù)太陽能電站建設(shè)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：光熱發(fā)電；光伏發(fā)電；太陽倍數(shù)；水消耗；儲熱時間

太陽能發(fā)電分為光伏和光熱發(fā)電，對于光伏和光熱，雖然這兩種技術(shù)目前看起來存在一定的競爭，但最終兩者是互補的關(guān)系。由于二者技術(shù)路線不同，應(yīng)用范圍及廣度不同，也就決定著它們將在不同的領(lǐng)域發(fā)揮能量。下文對槽式光熱發(fā)電與光伏發(fā)電進行對比分析，明確兩者優(yōu)缺點，便于后續(xù)太陽能電站建設(shè)選擇。

1 實現(xiàn)原理

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長，安裝維護簡便。

槽式光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模拋物形或碟形鏡面收集太陽能，通過換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪機發(fā)電工藝，從而達到發(fā)電的目的。同時光熱發(fā)電還可以在白天將多余的太陽能量進行儲存，在夜間或者太陽光照條件不好的情況下可以繼續(xù)發(fā)電，是其他形式的太陽能利用所不具備的。

2 技術(shù)優(yōu)劣

光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展較為成熟，技術(shù)實用性強，但是技術(shù)難度也較高，核心技術(shù)掌握在美國、日本等少數(shù)發(fā)達國家手中，我國發(fā)展光伏技術(shù)都是從國外高價引進。相比較而言，光熱技術(shù)門檻要低，與國外相比，中國經(jīng)過863項目等一系列科研攻關(guān)和光熱公司自主研發(fā)，取得了很大進步，與國外公司在這一領(lǐng)域的差距不是很大。光熱發(fā)電在儲熱、控制等方面還有很多技術(shù)問題需要突破，但是這些問題可以通過技術(shù)合作、技術(shù)研發(fā)等措施解決。

3 占地面積及限制條件

表1為同樣出力條件下不同太陽倍數(shù)下槽式光熱發(fā)電項目與光伏發(fā)電項目電站面積比例。

由表可以看出槽式電廠的占地面積比光伏要多很多。光熱發(fā)電只適合年輻射量在2000kWh/m2以上的地區(qū)，而且土地坡度不能超過3%。

4 能量輸出

槽式光熱電站的能量輸出受是否帶有儲熱系統(tǒng)，電廠設(shè)計和太陽倍數(shù)影響很大。相同的集熱器設(shè)計條件下，儲熱時間的延長和太陽倍數(shù)的增大都會使能量輸出增加。然而，要增加槽式光熱電站的出力，儲熱系統(tǒng)需要更大的太陽倍數(shù)（1.5或者更大）。

表2顯示了在同樣滿負荷運行時，槽式光熱電站相對于光伏項目的出力不同之處。

上表表明在太陽倍數(shù)足夠大（1.5或更大）時，特別是帶有較大儲熱系統(tǒng)的槽式光熱電站很明顯的有更大出力，與最初的光伏電廠相比大概增長了40%。

5 水消耗

光伏電站運行時幾乎不需要水資源，與光伏發(fā)電相反，槽式光熱電站運行需要大量的水，集熱器的清洗和動力區(qū)的冷卻消耗都需要大量的水。

6 總結(jié)

我國在光伏發(fā)電方面起步較早，光伏發(fā)電具有節(jié)水、占地面積小等優(yōu)勢，在我國發(fā)展很快。而槽式光熱發(fā)電是太陽能利用的新興產(chǎn)業(yè)，剛開始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，具有清潔高效、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。槽式光熱發(fā)電與光伏發(fā)電相比，在技術(shù)難度、能量輸出等方面要優(yōu)于光伏發(fā)電，但是在成本控制、技術(shù)研發(fā)等方面仍有較長的路要走。槽式光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)需要邊發(fā)展邊改進，未來光伏發(fā)電與光熱發(fā)電技術(shù)也會相輔相成。

參考文獻

[1]宋記鋒，丁樹娟.太陽能熱發(fā)電站[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2]王蔚，李新民.光熱發(fā)電，光伏發(fā)電之后的生力軍[J].建筑節(jié)能，2011，（8）：3-4.

（作者單位：哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司）