太阳能光热发电与光伏发电对比分析

传统的火力发电是通过燃烧，把化石中储存的能量，转化为热能，再转化为电能。而太阳能光热发电则是通过数量众多的反射镜，将太阳的直射光聚焦采集，通过加热水或者其他工作介质，将太阳能转化为热能，然后利用与传统的热力循环一样的过程，即形成高温高压的水蒸气推动汽轮机发电机组工作，最终将热能转化成为电能，典型太阳能光热发电热力循环系统原理如图所示。太阳能光热发电热力循环系统原理图

正是通过这样的环节，太阳能光热发电技术和传统火力发电技术顺利地集成在一起。由于火力发电技术早已非常成熟，从而降低了太阳能光热发电整体技术开发的风险。

中国产业信息网发布的《2013-2018年中国太阳能热利用市场专项研究及投资战略咨询报告》指出：太阳能发电技术主要包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种，光伏发电的原理是当太阳光照射到太阳能电池上时，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。光伏发电是目前太阳能发电产业的主流技术，较为成熟，国家已明确其上网电价（不同地区在0.9~1元/度范围变化），发电成本也下降至0.7元/度左右；光热发电在我国发展时间较短，在太阳能聚光方法及设备、高温传热储热、电站设计等集成以及控制方面，已经取得实质性进展，但商业化业绩较小，上网电价政策尚未落实，发电成本也较高，约为0.9元/度左右。但太阳能光热发电与光伏发电相比具有以下优点：

1）太阳能光热发电输出电力稳定，电力具有可调节性，易于并网

目前太阳能光热发电系统可以通过增加储热单元或通过补燃或与常规火电联合运行改善出力特性。而光伏发电受日光照射强度影响较大，上网后给电网带来较大压力，其发电形式独特，和传统电厂合并难度大。

−通过储热改善光热发电出力特性（槽式和塔式光热发电）。白天将多余热量储存，晚间再用储存的热量释放发电，这样可以实现光热发电连续供电，保证电流稳定，避免了光伏发电与风力发电难以解决的入网调峰问题。根据不同储热模式，可不同程度提高电站利用小时数和发电量，提高电站调节性能。

−通过补燃或与常规火电联合运行改善光热发电出力特性。太阳能热发电站可利用化石燃料补燃或与常规火电联合运行，使其可以在晚上或连续阴天时持续发电，甚至可以以稳定出力承担基荷运行，从而使年发电利用得到7000小时左右。

2）太阳能光热发电无污染

光热发电是清洁生产过程，基本采用物理手段进行光电能量转换，对环境危害极小，太阳能光热发电站全生命周期的CO2排放仅为13~19g/kWh。而光伏发电技术存在致命弱点为太阳能电池在生产过程中对环境的损耗较大，是高能耗、高污染的生产过程。业内专家认为，太阳能电池在生命周期所能节约的能源与生产太阳能电池本身所要消耗的资源相比，并不经济。光伏和光热发电对比

光伏光热发电原理利用太阳光中的可见光形成光电子。使用半导体吸附并形成电流，从而实现发电的过程。利用太阳光中的热能转化为动能，并使用汽轮机进一步转化为电能实现发电的过程。可利用太阳能资源60%30%发电成本0.7元/度0.9元/度上网电价0.9~1元/度无储能系统使用电池进行电能储存，使用寿命短、损耗大通过一些介质如熔融盐、水等材料进行热储存，使用寿命长、损耗小每年发电小时数（小时）1800~2200储能：5000不储能：2000上下与传统电厂合并不能能输出电力特性不可改变可改变，调节生产过程清洁度高污染清洁转化效率10~20%15~30%占地面积（m2/MW）25~3035~40适用范围适合小规模、分布式发电由于其与火力发电有着共性，同样适合集中式大规模发电全球技术水平技术成熟应用技术已相对成熟全球产业化水平产业化程度很高产业化初步形成国内产业化水平产业化程度很高未形成产业化优势技术和产业已相对成熟储热成本低且效率高，年发电小时数长，与其他发电可有效契合，是是最有条件逐步替代火电、担当基础电力负荷的新能源劣势生产过程中存在污染，且稳定性不高对地理条件要求高资料来源：中国产业信息网整理

根据聚光方式的不同，光热发电技术主要分为：塔式、槽式、碟式和线性菲涅尔。其共同点是利用不同技术加热工质，再驱动汽轮机发电，也可以在热能转成电能的环节上采用斯特林发动机。槽式和塔式光热电站目前均已实现了大规模商业化运行，而碟式及线性菲涅尔式则分别处于系统示范阶段。其中目前应用较为广泛的三种光热发电系统比较见下表。三种光热发电系统比较

槽式碟式塔式发电规模（MW）30~1501~5030~400运行温度（℃）320~400750230~1200系统平均效率（%）1525~3020~35商业化状态已商业化完成示范阶段已商业化已建单机最大容量280MW100KW133MW技术风险低高中等（4）低矮型设计——抗风效果好，结构简单，耗材量小，安装方便，节约建设成本。（5）集热核心部件石墨柱的应用——采用导热性好，耐腐蚀，化学性质稳定的石墨柱，直插式的方式将集热器与导热储能装置融为一体。秦皇岛东阳科技有限公司是专业研发太阳能光热产品的高新技术企业，在2014年依托秦皇岛瑜阳光能科技有限公司共同完成太阳能跟踪伺服机构的研究并取得成功，并且正式形成战略联盟。秦皇岛东阳科技有限公司的主产品为碟式、槽式自动跟踪太阳能光热系统。东阳可提供太阳能光热集热镜场系统的方案制定及实施服务，以及中高温光热利用项目的系统设