编者按:光伏发电与光热发电各有不同,不能相互取代!主要表现在发光原理、对电网的负荷、原材料制作环境污染程度、技术程度、应用场景等方面的区别。
光热电站是什么?简单来讲,就是将太阳能转化成热能,再由热能转化为电能的一种技术;相比于光伏发电,它多了一个光-热-电的转换。其工作原理如下图所示:
图1 塔式太阳能光伏发电系统原理图
定日镜将太阳能反射到吸热器中,加热吸热器中的水介质,产生高温高压水蒸气(也称过热蒸汽),并带动汽轮机转动,所发出的电为交流电。根据聚光器类型和接收器类型,可将光热电站分为槽式、塔式、碟式和菲涅尔式;而塔式太阳能热发电系统又可以根据传热工质的不同,分为水/蒸汽、熔融盐和空气等形式。三类系统原理相同,介质不同。
为什么要单独对塔式太阳能热发电系统进行分类讲解呢?主要我国的光伏电站的技术路线主要是塔式光热电站,比较有代表性的是浙江中控太阳能技术有限公司依托于自主研发的全流程核心技术与国产化装备,在2013年7月投资建设了我国第一座、全球第六座塔式光热电站;在2016年8月建成我国第一座,全球第三座在运行的熔盐储能塔式光热电站;并在2018年的倒数第二天,实现了50MW塔式熔盐太阳能热发电示范项目——中控德令哈50MW光热电站的并网发电。
图2:雪后的中控德令哈光热电站
划重点:本文并非中控太阳能软文狗,只是,讲到光热电站就逃不开中控太阳能,就如同讲到互联网就逃不开阿里巴巴;就是这么霸气,就是这么骄傲。
回到正文,为什么是光热而不是光伏呢?光伏经过这么多年的发展,技术如此成熟,还是清洁能源;相比较光热电站需要很大的空间,光伏电站在开阔的工厂屋顶就可以实现发电,不限大小,不限空间,如此多的优点,又有什么必要去发展光热电站技术呢?
首先,二者并不存在所谓的替代性的关系,只是在应用场景上和技术优势上各有不同。光伏发电的未来趋势并不是光热替代光伏,而是在不同的场景环境中,采用合适的技术手段实现光伏能源的利用。基于这个共识,我们就可以来分析一下这两种不同的发电技术的区别:
1、发电原理不同。光伏发电是由光伏板吸收太阳能,产生电流发电,为直流电;而光热发电则是太阳能-热能-机械能-电能的转化,为交流电。
2、对电网的负荷不同。光伏电站功率随着日照的强度变化而变化,对电网的冲击较大,其发电的品质较低。现在一种比较通用的方式是集中式光伏电站伴随建有一定容量的储能系统来平抑电力。光热电站则可以通过增加储热单元或通过补燃、与常规火电联合运行改善出力特性,保证电力的稳定输出。
3、环境污染程度不同。太阳能属于清洁能源,但是光伏发电技术却有一个致命的缺点:光伏板在生产过程中,对环境的损害很大,是高能耗、高污染的生产过程。光热发电技术因采用物理手段进行光电转换,整个生产过程是完全的清洁能源生产。当然,这其中也牺牲了一部分太阳能的转换效率。
4、技术成熟度不同。光热发电技术仍在不断发展阶段,光伏发电技术相比较更为成熟。
5、应用场景不同。光伏适合分散的、小规模的发电;光热则适合集中式、大规模发电。因此,光热电站多数在新疆、西藏等地;光伏,尤其是分布式光伏,多在东南沿海等城市地带。
原标题:光伏还是光热,未来的太阳能该怎样走?