关于两种太阳能发电前景的对比分析

占瑜

摘 要 本文對光伏与光热发电的基本原理进行了介绍，并对两者的应用地域、应用领域、发电可调度性、经济性进行了对比分析。

关键词 光伏发电 可调度性 经济性 绿色电力

中图分类号：TM615 文献标识码：A

随着煤炭、石油等化石能源的逐渐枯竭，传统火力发电也逐渐面临着燃料短缺的问题，因此迫切需要新的可再生能源来代替传统的发电方式。而太阳能作为当今世界可再生能源领域中最清洁、最直接、最有大规模开发利用前景的发电方式之一，是实现向用户提供“绿色电力”，实现我国“节能减排”目标的重要举措。根据发电方式的不同，太阳能发电可分为光伏和光热发电两种。光伏发电的原理是当太阳光照射到太阳电池上时，电池吸收光能，产生光生伏打效应，在电池的两端出现异号电荷积累，若引出电极并接上负载，便有功率输出。光伏发电相比于传统发电方式，具有无污染、无噪声的特点，其发电过程不需要消耗化石燃料也不需要进行机械操作，不会对大气产生污染，是一种可持续的能源利用方式。太阳能光热发电首先是利用聚光太阳能集热器把太阳辐射能聚集起来，然后利用能量将某种工质加热到数百摄氏度，并以此工质来驱动发电机发电的一项太阳能利用技术。光热发电按所加热介质的温度高低分为高温发电和低温发电。从以上介绍情况可知，光伏发电和光热发电的基本原理完全不同，这样就造成两种发电方式有很多的不同，对于电网来讲，也会有很大的影响，两者的不同可以从以下几个方面展开分析。

（1）应用的地域不同。光伏发电和光热发电对太阳能辐照的要求不同，光热发电对太阳辐照的要求更高，尤其是高温光热发电，一般采用DNI（直接辐照强度）来衡量某地区是否适宜建设光热电站，而光伏发电一般则采用GHI（地表总辐射值）来衡量即可，同样一个地方，DNI的总量一般为GHI总量的65%～85%。这是因为光伏发电对光照的要求低，即便是散射光也可用来发电，而光热发电由于对工作温度要求较高，只有直射光照才可以满足运行要求。所以这也就决定了两者的应用地域有所不同，在太阳能辐照不高的地方，可以建设光伏电站，未必就适合建设光热电站。

（2）应用的领域不同。从能量转化的过程看，光伏发电仅需要经过光电一次转换即可，而光热发电则需要经过光导热再到电的二次转换。这虽增加了系统集成的难度，但热量发生作为光热电站运行的一个中间环节，也扩大了光热发电技术的应用领域。比如可以利用其产生的过热蒸汽与传统的燃煤电厂、燃气电厂或生物质能电厂进行混合发电。另外，其产生的热也可作为副产品进行海水淡化、工业用热等领域。

（3）能量存储方式不同。在能量的存储方面，光热发电优势明显，光伏发电一般只能采用蓄电池存储的方式，光热发电有热量的转换过程，可以采用热量的存储方式。热量的存储要比电能的存储方便得多，热量的存储技术也比电能的存储技术成熟且廉价得多。

（4）应用的前景不同。由于光伏电池自身的特性，光伏发电具有较大的不稳定性，目前储能技术不能保证大规模地存储电能，无法平滑地输送给电网，这就造成电网不可能无限制地接纳光伏发电。而光热发电，由于热量存储的方便性，就像常规火力发电机组一样，在电网需求的前提下，可以无限制地接纳。从这一层面上考虑，光热发电比光伏发电有更广阔的应用前景。

（5）发电的可调度性不同。①对电网负荷波动的响应不同。由于光伏发电受光照的影响较大，夜晚以及阴天时发电受限，另外，现阶段光伏电站普遍还未配有大规模存储设备，这就造成光伏发电的不稳定性，无法正常满足电网不断波动的负荷，这会对电网的运行造成很大的挑战。光热发电则可以利用热量的存储技术，能平滑地输出其功率，可以像火电一样并入电网，满足电网负荷不断波动的需求，不会对电网的运行产生不利的影响。②旋转备用问题。在电网方面，当光伏大规模接入，占有全网发电负荷一定比例后，为了保障电网的安全稳定运行，电网方面必须考虑全网的旋转备用问题，以防止光伏发电功率的波动对电网造成影响。备用的必须成一定的比例，30%备用或50%备用等，这就造成很大的浪费情况，现阶段电网备用一般为火电机组，光伏发电虽然为清洁能源，但旋转备用机组却需要同时燃烧大量相当的煤来维持旋转备用以保证光伏发电大规模接入后电网的安全稳定运行。这样一方面会对电网安全稳定运行造成影响，另一方面也并没有达到节能减排的目的，还造成了巨大的浪费。③削峰填谷的作用。光伏发电由于其储存难度较大，并不能实现削峰填谷的作用。而光热发电不同，热量发生作为光热电站运行的一个中间环节，可以方便地实现存储以及重复利用，使其可以像抽水蓄能电站一样充当电网的调度电力来源。利用峰谷电价的差异，在谷电价时加热储能，在峰电价时放热发电，从而达到削峰填谷的作用，有利于电网的稳定运行，并且也节能环保。 经济性对比。从光热发电的几种发电方式的成本对比来看，成本电价最便宜的是槽式发电，技术也最成熟，槽式光热发电的保本电价在1.6～1.7 元/kWh，而光伏发电的保本电价在1.28 元/kWh。光热发电成本比光伏发电要高很多。但是，以上电价的计算过程中并未考虑光伏储能的成本，太阳能光热发电可以利用500℃以上熔融盐作为蓄热介质，储存的能量在1？06 kW·h 以上，比利用蓄电池的光伏发电的能量存储成本低一个数量级。从电网的需求看，若要大规模接入新能源发电，必须要求有相应的储存，以满足电网调度。所以光伏发电的经济成本还需考虑这方面的费用，综合计算，其电价成本还要提高一个等级。而且，光热发电技术现在还在工业应用的初级阶段，还没有进入大规模应用阶段，在光热发电技术日趋成熟，工业应用越来越规模化的情况下，光热发电成本还有很大的下降空间。所以，从长远看，光热发电的经济成本有光伏发电方式不可比拟的优势。

结论

文章对光伏与光热发电的基本原理进行了介绍，并对两者的应用地域、应用领域、发电可调度性、经济性进行了对比分析，从分析可以看出：光热发电在应用领域、能量存储，发电可调度性等方面都有自身独特的优势，但由于光热发电对太阳能辐射要求较高，其应用地域易受限制；经济性方面，目前光热发电成本依然较高，当然，目前光热发电技术还处在初步应用阶段，在其技术上还有很大的发展空间，经济性上还有很大的降低空间。

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