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光热发电和光伏发电的区别【原理介绍】

近几天各地不同程度的“拉闸限电”不断冲上热搜,今天我们就不跟风蹭热点了,为大家科普一下太阳能发电的知识。

近几天各地不同程度的“拉闸限电”不断冲上热搜,今天我们就不跟风蹭热点了,为大家科普一下太阳能发电的知识。

太阳能发电大家不会陌生,但其实太阳能发电还分为两种模式,目前广泛使用的光伏发电只是其中之一,而另一种光热发电则仍处初步发展阶段,但它能不分昼夜地运作,长远来看潜力可能更大。目前我国已在西北的敦煌建成一座亚洲最大、被称为超级镜子发电站的光热发电站,继续探索这种新能源。

光热发电和光伏发电的区别

光伏和光热都是利用太阳能的能量,同样清洁零排放,那两者有甚么分别?简单而言,光伏是阳光(光能)照射到太阳能电池(板)时,电池里的半导体把光能转化为电能,这种发电效应学术上称为光生伏特(Photovoltaic),现在大家常会听到的光伏一词,正是由此而来。另外,从字面看,伏特是电压单位,光生伏特这词顾名思义就是光生电。

光伏发电的应用范围已非常广,上至太空站、卫星,下至家用电器;大到发电站,小到玩具,太阳能电池板几乎无处不在,很多人甚至把光伏发电等同于太阳能发电。

至于光热发电,是把太阳能(光能)先转换成热能,再用热能推动发电机,借此产生电能;因为中间多了一重能量转换,它的设备会复杂得多,需要有集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统,以及发电系统等部份。

以建于敦煌的100兆瓦光热电站为例,它是用1.2万多块可改变角度聚光镜,排成一个圆形阵列,把太阳的光热反射和聚焦到圆心位置一个260米(相当于超过80层高大厦)吸热塔上的吸热器。而这些达到1,000度的高热,会传递到塔下一种叫熔盐物材料吸收储存,并用于产生高温蒸气来推动发电机,产生电能。

光热发电和光伏发电的区别

储备热能晚上使用 光热发电方便日夜调度

当然,光热发电站也有不同设计,例如聚光方法有的是塔式,有的是用槽式或碟式,但原理大致相同。

相对于光伏发电,始于上世纪50年代的光热发电仍处于探索和小规模应用阶段,目前在这领域走得比较快的国家有西班牙和美国等,而我国则是后起之秀。由于光热发电知名度较低,很多人即使看到光热电场的图片,也会把它误当成光伏发电站,不知其奥妙。

解释完光伏和光热发电的基本原理,大家或有疑问,既然有了直接了当的光伏发电,为何还要研究光热发电?

这涉及储存能量的问题。以现今科学技术来说,储存热能的要比储存电能成熟得多,要储起太阳能产生的高热已非难事(例如用熔盐),所以光热电站日间能把一部份热力储起,到晚上或阴天再用来发电,这就解决了光伏电站只能白天发电,且电力又无法等到晚上才输出的难题。

在现实环境中,居民用电高峰往往是日落之后,光伏发电难免供求错配,而光热发电则调度性高,不单可以在晚上运作,更能随时根据负荷调整发电量,可以很好地与光伏发电形成互补;它也适合建立分佈式发电系统,解决偏远山区供电问题。

当然,光热发电虽好,却也有一定限制和缺点,例如它对温度要求高,需要直接光照,一般只能建在沙漠里;它目前技术未成熟,成本居高不下,有报道指其发电成本是常规能源的一倍以上,电站投资更是光伏的4倍,这些问题亟需科学家进一步研究解决。


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