槽式光熱發電與光伏發電對比分析

滕飛 鐘福春 崔賢基 孫志強

摘 要：目前，太陽能發電主要有兩種形式：太陽能光伏發電與太陽能光熱發電，其中光伏發電實現光—電轉化，而光熱發電則是光—熱—電轉化。光伏發電和光熱發電的技術路線不同，應用范圍和廣度不同，這也就意味著不同的條件下需要選擇不同的太陽能發電形式。本文通過對光熱發電的中的槽式光熱發電與光伏發電對比分析，總結出兩者的優勢與不足，為后續太陽能電站建設提供指導。

關鍵詞：光熱發電；光伏發電；太陽倍數；水消耗；儲熱時間

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

1 實現原理

光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽電池將太陽能直接轉化為電能。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯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電裝置。光伏發電設備極為精煉，可靠穩定壽命長，安裝維護簡便。

槽式光熱發電是指利用大規模拋物形或碟形鏡面收集太陽能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪機發電工藝，從而達到發電的目的。同時光熱發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發電，是其他形式的太陽能利用所不具備的。

2 技術優劣

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

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下槽式光熱發電項目與光伏發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。光熱發電只適合年輻射量在2000kWh/m2以上的地區，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，電廠設計和太陽倍數影響很大。相同的集熱器設計條件下，儲熱時間的延長和太陽倍數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，儲熱系統需要更大的太陽倍數（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足夠大（1.5或更大）時，特別是帶有較大儲熱系統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的冷卻消耗都需要大量的水。

6 總結

我國在光伏發電方面起步較早，光伏發電具有節水、占地面積小等優勢，在我國發展很快。而槽式光熱發電是太陽能利用的新興產業，剛開始產業化發展，具有清潔高效、穩定可靠等優點。槽式光熱發電與光伏發電相比，在技術難度、能量輸出等方面要優于光伏發電，但是在成本控制、技術研發等方面仍有較長的路要走。槽式光熱發電產業需要邊發展邊改進，未來光伏發電與光熱發電技術也會相輔相成。

參考文獻

[1]宋記鋒，丁樹娟.太陽能熱發電站[M].北京：機械工業出版社，2013.

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

（作者單位：哈爾濱汽輪機廠有限責任公司）