成本是光伏发电3-4倍 光热发电靠谱吗？

说起太阳能发电，想必大家已然不陌生，小到路边装有太阳能电池板的路灯，大到大型的太阳能发电站，都有太阳能发电的身影。只不过，这些太阳能发电项目多数是光伏发电，除了太阳能光伏外，还有一种利用太阳能转化为电能的方式——太阳能光热发电。

（一）什么是太阳能光热发电？

太阳能光热发电，是将比较集中的太阳光能通过传递介质转化为热能，然后再转化为电能的技术。一般光热发电系统可以分成四部分：集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、发电系统。

集热系统，顾名思义就是聚集太阳能，并将太阳能转换为热能，简而言之就是利用太阳把集热工质（编者注：工质即实现热能和机械能相互转化的媒介物质）“烤热”。热传输系统，是通过泵等设备将工质输送给蓄热系统或热交换系统，传输过程就是一个字：“快”，以免工质“凉”下来。蓄热和热交换系统，相当于一个“大电池”和一座“烧火炉”。

蓄热系统将送来的热量存储下来，热交换系统将工质（一般是水）“烧开”成蒸汽，来推动汽轮机旋转。发电系统则类似常规火力发电系统，蒸汽驱动汽轮机，再带动发电机发电。

所以，太阳能光热发电经历了四步能量转换过程：光能——热能（存起来或者发电）——机械能（汽轮机转动）——电能。

光热发电四大系统

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。高温太阳能光热发电都是采用以水蒸气为介质的朗肯循环。而低温太阳能发电是以低沸点有机物为工质的朗肯循环。

朗肯循环

目前国际上光热发电的主流形式为高温光热发电，又可以根据集热形式不同分为塔式、槽式、碟式等种类。

塔式系统利用多台平面反射镜（称为定光镜），将太阳光反射到中心高塔顶部的接收器上（下方左侧图中发光的部分），并转换成热能传给工质。

槽式系统的聚光镜为槽型抛物面，一般成串使用，细长型的管状集热器被固定在聚光镜的焦点线上，工质在集热管内被加热。目前，国际上已投运或在建的光热发电站中，槽式光热发电系统较多。

碟式光热发电是利用旋转抛物面聚光镜将太阳光聚集在集热器上，集热器内的工质被加热从而驱动发电机做功发电的一种发电方式，是目前发电效率最高的，可达30%。

塔式、槽式、碟式光热发电

（二）塔式、槽式、碟式，三种技术路线大PK

上文提到了光热发电的三大主流形式——塔式、槽式、碟式系统。下面我们来一探究竟。

1、塔式光热发电系统

塔式系统的聚光镜一般是定日镜群（编者注：定日镜即将太阳或其他天体的光线反射到固定方向的光学装置），将阳光聚集到一个固定在接收塔顶部的接收器上，接收器上的吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能。

目前，国内外采用的定日镜大多是镜表面具有微小弧度的平凹面镜。和其他两种不同的是，塔式系统可通过熔盐储热，具有聚光比高、工作温度高、热传递路程短、热损耗少、系统综合效率高等特点，可实现高精度、大容量、连续发电，适合大规模并网发电。

2、槽式光热发电系统

槽式系统因为聚光镜为槽式抛物面，所以太阳光会聚焦在一条直线上，即焦线。在这条焦线上安装管状太阳能集热器，用来吸收聚焦后的太阳辐射能。

其关键技术在于聚光镜的生产制造，以及两个方面的控制，一个是自动跟踪控制，使得槽式聚光器时刻对准太阳，以保证最大限度的吸收太阳能，据统计跟踪比非跟踪所获得的能量要高出37.7%。另外一个是传热液体回路的温度与压力控制。

槽式系统聚光后温度可达到400°C左右。

槽式系统原理图

3、碟式光热发电系统

碟式系统为点聚焦，于焦点处的太阳能接收器收集高温热能，加热工质，驱动发电机组，或在焦点处直接放置太阳能斯特林发电装置。这种系统具有寿命长、效率高、灵活性强等特点，可以独立运行，非常适合作为边远地区的小型电源使用。

一般碟式太阳能热发电功率为10.25kW，聚光镜直径为5.10米。

小型碟式光热发电装置

综合对比三种技术路线，塔式在大规模发电中最具有发展潜力，但是前期单位投资过大且降低造价很难，缺乏大规模发电装置运行的实际经验；

槽式系统结构相对简单、技术较为成熟，商业化运营经验丰富，仍是当前光热发电的主流路线，但其聚光比小、系统工作温度低、核心部件真空管技术尚未成熟、吸热管表面选择性涂层性能不稳定等问题仍旧存在；

碟式的热效率最高，结构紧凑、安装方便，非常适合分布式小规模能源系统，但斯特林热机关键技术难度大，目前仍处于试验示范阶段。

三种技术路线比较（2013年）