滕飛 鐘福春 崔賢基 孫志強(qiáng)

摘 要：目前，太陽(yáng)能發(fā)電主要有兩種形式：太陽(yáng)能光伏發(fā)電與太陽(yáng)能光熱發(fā)電，其中光伏發(fā)電實(shí)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(yáng)能發(fā)電形式。本文通過(guò)對(duì)光熱發(fā)電的中的槽式光熱發(fā)電與光伏發(fā)電對(duì)比分析，總結(jié)出兩者的優(yōu)勢(shì)與不足，為后續(xù)太陽(yáng)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(yáng)倍數(shù)；水消耗；儲(chǔ)熱時(shí)間

太陽(yáng)能發(fā)電分為光伏和光熱發(fā)電，對(duì)于光伏和光熱，雖然這兩種技術(shù)目前看起來(lái)存在一定的競(jìng)爭(zhēng)，但最終兩者是互補(bǔ)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(duì)槽式光熱發(fā)電與光伏發(fā)電進(jìn)行對(duì)比分析，明確兩者優(yōu)缺點(diǎn)，便于后續(xù)太陽(yáng)能電站建設(shè)選擇。

1 實(shí)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(yáng)電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)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(zhǎng)，安裝維護(hù)簡(jiǎn)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(yáng)能，通過(guò)換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪機(jī)發(fā)電工藝，從而達(dá)到發(fā)電的目的。同時(shí)光熱發(fā)電還可以在白天將多余的太陽(yáng)能量進(jìn)行儲(chǔ)存，在夜間或者太陽(yáng)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(yáng)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(shí)用性強(qiáng)，但是技術(shù)難度也較高，核心技術(shù)掌握在美國(guó)、日本等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中，我國(guó)發(fā)展光伏技術(shù)都是從國(guó)外高價(jià)引進(jìn)。相比較而言，光熱技術(shù)門(mén)檻要低，與國(guó)外相比，中國(guó)經(jīng)過(guò)863項(xiàng)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(jìn)步，與國(guó)外公司在這一領(lǐng)域的差距不是很大。光熱發(fā)電在儲(chǔ)熱、控制等方面還有很多技術(shù)問(wèn)題需要突破，但是這些問(wèn)題可以通過(guò)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(yáng)倍數(shù)下槽式光熱發(fā)電項(xiàng)目與光伏發(fā)電項(xiàng)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(guò)3%。

4 能量輸出

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

表2顯示了在同樣滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，槽式光熱電站相對(duì)于光伏項(xiàng)目的出力不同之處。

上表表明在太陽(yáng)倍數(shù)足夠大（1.5或更大）時(shí)，特別是帶有較大儲(chǔ)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(zhǎng)了40%。

5 水消耗

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

6 總結(jié)

我國(guó)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(shì)，在我國(guó)發(fā)展很快。而槽式光熱發(fā)電是太陽(yáng)能利用的新興產(chǎn)業(yè)，剛開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，具有清潔高效、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。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(zhǎng)的路要走。槽式光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)需要邊發(fā)展邊改進(jìn)，未來(lái)光伏發(fā)電與光熱發(fā)電技術(shù)也會(huì)相輔相成。

參考文獻(xiàn)

[1]宋記鋒，丁樹(shù)娟.太陽(yáng)能熱發(fā)電站[M].北京：機(jī)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(jī)廠有限責(zé)任公司）