同樣是太陽能發(fā)電，為什么光熱發(fā)電一直“默默無聞”？

在已知的清潔能源中，太陽能無疑是目前地球上可以開發(fā)的、儲量最多的可再生能源。提起太陽能利用，大家首先會想到的是光伏發(fā)電，畢竟，太陽能汽車、太陽能充電寶等我們在平常生活中就可以看到。其實，太陽能還有另一種利用方式，太陽能光熱發(fā)電。

了解光熱，記住光熱

光伏發(fā)電、光熱發(fā)電，都是利用太陽能發(fā)電，差別在于，利用的原理不同。

光生伏特效應(yīng)是太陽能光伏發(fā)電的基本原理，而太陽能電池是完成太陽能到電能轉(zhuǎn)換的載體。太陽能電池是一種含有P-N結(jié)的半導(dǎo)體材料，P-N結(jié)可以吸收太陽光，并在內(nèi)部建立電場，當(dāng)在電場兩側(cè)接入一定的負(fù)載時，負(fù)載上就會產(chǎn)生電流，整個過程就是太陽能光伏發(fā)電的基本原理。

而太陽能光熱發(fā)電的原理是，通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置，利用太陽能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介質(zhì)（液體或氣體），再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

簡要來說，太陽能光熱發(fā)電分為三個環(huán)節(jié)，集熱環(huán)節(jié)、利用太陽能加熱導(dǎo)熱介質(zhì)、最后通過導(dǎo)熱介質(zhì)帶動發(fā)動機(jī)發(fā)電。而相應(yīng)地針對各個環(huán)節(jié)，都有不同的方法進(jìn)行科學(xué)的不斷嘗試來形成最優(yōu)設(shè)計，如：集熱環(huán)節(jié)主要有槽式、塔式、碟式、涅菲爾式等4種;導(dǎo)熱工質(zhì)一般采用水、礦物油或者熔鹽;最后可通過水蒸汽朗肯循環(huán)、CO2布雷頓循環(huán)或者斯特林發(fā)動機(jī)等發(fā)電。

那么太陽能光熱發(fā)電究竟是怎么運行的呢？我們將用一個已經(jīng)投入運作的示范項目進(jìn)行詳細(xì)說明。

首先，這種太陽能電廠由定日鏡組成。定日鏡受電腦的控制，跟隨太陽轉(zhuǎn)動，可以將一天的日光都反射到中心點。定日鏡占地面積小，可以被單獨放置，并且無需深固的地基就可以適應(yīng)地形。發(fā)電廠包括成百上千的定日鏡，它們可以通過WIFI互相連接以提高效率，將陽光反射聚集到塔頂上一個叫做接收器的大型熱交換器上。

在接收器內(nèi)，熔鹽流體可通過管道的外壁吸收聚集在此處的陽光中的熱量。在此項技術(shù)中，熔鹽能從500華氏度被加熱到1000華氏度以上。因為熔鹽在熔融態(tài)下可保持較寬的工作溫度范圍，允許系統(tǒng)在低壓工況下，出色、安全地實現(xiàn)能量的吸收和存儲，所以它是一種理想的吸熱介質(zhì)。

經(jīng)過吸熱器后，熔鹽沿著塔內(nèi)的管道向下流動，然后進(jìn)入儲熱罐。

之后，能量以高溫熔鹽的形式被存儲下來以備不時之需。該技術(shù)的優(yōu)點是液態(tài)熔鹽既可以收集能量，還可以將能量收集與發(fā)電分離。

當(dāng)白天或晚上需要用電時，水箱中的水和高溫熔鹽分別流入蒸汽發(fā)生器，從而產(chǎn)生蒸汽。

一旦熔鹽用于產(chǎn)生蒸汽后，冷卻的熔鹽經(jīng)管道回冷儲罐，然后再次流回吸熱器，隨著過程的繼續(xù)重新被加熱。

蒸汽在驅(qū)動汽輪機(jī)之后，會被冷凝回水，然后返回儲水箱，必要時它將流回蒸汽發(fā)生器。

這樣高質(zhì)量的過熱蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)以最高效率運行，以便在用電需求高峰時段產(chǎn)生可靠持續(xù)的電力。蒸汽產(chǎn)生的過程與常規(guī)火電或核電廠中的過程相似，不同點是完全可再生的且廢料和有害排放為零。即使天黑了，電廠仍可按需從可再生的太陽能中提供可靠的電力。

以上就是一組太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)整個的運作過程，不知道大家有沒有對光熱發(fā)電有更深入的了解呢？

那么，同樣是太陽能發(fā)電，為什么光熱發(fā)電一直“默默無聞”？光熱發(fā)電明明在科學(xué)界中具有一定的探索價值，為什么在人類的日常生活中卻沒有得到廣泛的應(yīng)用呢？

光熱發(fā)電vs光伏發(fā)電，二者孰優(yōu)孰劣？

同一種能源的利用，卻產(chǎn)生了不一樣的親民性，這是與光熱發(fā)電和光伏發(fā)電各自的優(yōu)劣勢分不開的。

從集熱環(huán)節(jié)思考，光熱發(fā)電對于應(yīng)用地域的要求是高于光伏發(fā)電的。光熱發(fā)電顧名思義就是以熱度為標(biāo)準(zhǔn)，需要高溫度的輻照，而光伏發(fā)電對熱度一般沒有那么高的要求。我們所適應(yīng)居住的地點，太陽能輻射強(qiáng)度不足以用于建設(shè)光熱電站。因此在日常生活中，我們對于光熱發(fā)電并不熟悉。

從導(dǎo)熱介質(zhì)環(huán)節(jié)思考，光熱發(fā)電所使用的熔鹽等物質(zhì)，成本低、價值高、可持續(xù)利用，是優(yōu)于高成本、低壽命的光伏電池的。因此，光熱發(fā)電的能量儲存能力遠(yuǎn)高于光伏發(fā)電。同時，光熱發(fā)電由于儲能效果好，在接入電網(wǎng)時，受到天氣環(huán)境因素的影響就會小，對電網(wǎng)負(fù)荷波動的響應(yīng)會低。因此，在發(fā)電的可調(diào)度性上，光熱發(fā)電更優(yōu)于光伏發(fā)電。

從導(dǎo)熱介質(zhì)帶動發(fā)動機(jī)發(fā)電環(huán)節(jié)思考，光伏發(fā)電只需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化，而光熱發(fā)電是經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化后還要進(jìn)行光熱的轉(zhuǎn)化，可見光熱的發(fā)電步驟更復(fù)雜。

不過，光熱發(fā)電多出的一個環(huán)節(jié)可應(yīng)用于其他方面。例如光熱發(fā)電產(chǎn)生的熱度可以降低海水鹽度，淡化海水，同時也可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。這說明光熱發(fā)電比光伏發(fā)電的應(yīng)用領(lǐng)域更廣。

但同時，多經(jīng)歷一個環(huán)節(jié)，對科學(xué)技術(shù)掌握的要求也就更高，運用到實際工程領(lǐng)域的難度也就越大。光熱發(fā)電難度高于光伏發(fā)電，且我國的光熱發(fā)電研發(fā)起步也晚于光伏發(fā)電，因此，光熱發(fā)電的技術(shù)仍然在不斷健全和完善中。

正所謂原理產(chǎn)生差異，因此各有優(yōu)劣。那就更需要相互努力，光熱發(fā)電和光伏發(fā)電還有很長的路要走。

道阻且長，未來仍需努力

對于當(dāng)前能源、資源和環(huán)境等問題來說，太陽能源是一種十分有效的解決途徑。自太陽能被發(fā)現(xiàn)利用以來，能源短缺的現(xiàn)象得到了一定程度的緩解，太陽能的各種優(yōu)點特性使其在眾多能源領(lǐng)域中具有無可替代的地位。

作為兩種主要的太陽能利用方式，太陽能光熱發(fā)電技術(shù)與太陽能光伏發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢不同，應(yīng)用領(lǐng)域也不同，有各自的優(yōu)勢和發(fā)展前景。在太陽能發(fā)電發(fā)展比較好的地方，應(yīng)該既有光熱發(fā)電系統(tǒng)，又有光伏發(fā)電系統(tǒng)。長期來看，兩者是互補(bǔ)關(guān)系。

雖然光熱發(fā)電技術(shù)由于某些原因的限制不被大家所熟知，但是在成本、能源的消耗、應(yīng)用范圍、存儲狀況這些方面，光熱發(fā)電都是相對較優(yōu)選擇。我們有理由相信，總有一天，無論是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)還是太陽能光熱發(fā)電技術(shù)都將會成為人類科技持續(xù)、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定發(fā)展的支柱。