同样是太阳能发电 为什么光热发电一直“默默无闻”？

 在已知的清洁能源中，太阳能无疑是目前地球上可以开发的、储量最多的可再生能源。提起太阳能利用，大家首先会想到的是光伏发电，毕竟，太阳能汽车、太阳能充电宝等我们在平常生活中就可以看到。其实，太阳能还有另一种利用方式，太阳能光热发电。

  了解光热，记住光热

  光热发电技术的研究起步较早，前苏联科学家在 1950 年设计并建造了世界上第一座太阳能光热发电站。20 世纪 70 年代初期，太阳能电池的价格还十分昂贵，而且光电转化效率很低，较光伏发电而言，光热发电的发电效率高，技术也比较成熟，因此当时许多工业比较发达的国家都将研究重点转向了光热发电，投资建设了一批实验性的光热发电站。据粗略统计，1981～1991 年间，全球建造的光热发电站有 20 多座，发电功率最大达到 80MW。

    20世纪 80 年代光热利用技术取得了重大突破，实现了光热发电商业化。路兹公司于 1984 至 1991 年间在美国的南加州建设了 9 个槽式光热发电站，总发电功率达 354MW，其中容量最大的为 80MW。1992 年，路兹公司宣告破产，索莱尔公司接收其光热发电技术，并转向开发以色列、澳大利亚以及北美洲市场。希腊政府 2003 年建设完成了全球最大的光热发电站，容量达到了 500MW。

     80 年代中期，光热发电技术的发展进入了瓶颈期。人们对当前已建成并投入使用的光热发电站进行了技术总结后，得出了一个结论：光热发电在技术上是可行的，但其初始投资过大，而且降低光热发电装置的制造成本极其困难。从而，许多国家都改变了其原有投资计划，光热发电站的建设也因此逐渐被冷落。当人们对光热发电持怀疑态度时，以色列联合美国组建了 Luz 光热发电公司，从 1980年开始研究槽式光热发电技术，历时 5 年，成功进入了产业化发展阶段。Luz 热电站的成功建设表明，不能一概地否定光热发电技术，光热发电技术需要投入更多的资源进行进一步的研究和开发，不断积累技术经验，改善不足，逐步完善光热发电技术。此后，以色列、美国和德国的几家公司进行了合作，推动了光热发电技术的发展。

    光伏发电、光热发电，都是利用太阳能发电，差别在于，利用的原理不同。 

    光生伏特效应是太阳能光伏发电的基本原理，而太阳能电池是完成太阳能到电能转换的载体。太阳能电池是一种含有P-N结的半导体材料，P-N结可以吸收太阳光，并在内部建立电场，当在电场两侧接入一定的负载时，负载上就会产生电流，整个过程就是太阳能光伏发电的基本原理。

     而太阳能光热发电的原理是，通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的传热介质（液体或气体），再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。

     简要来说，太阳能光热发电分为三个环节，集热环节、利用太阳能加热导热介质、最后通过导热介质带动发动机发电。而相应的针对各个环节，都有不同的方法进行科学的不断尝试来形成最优设计，如：集热环节主要有槽式、塔式、碟式、涅菲尔式等4种；导热工质一般采用水、 矿物油或者熔盐；最后可通过水蒸汽朗肯循环、CO2布雷顿循环或者斯特林发动机等发电。

     那么太阳能光热发电究竟是怎么运行的呢？我们将用一个已经投入运作的示范项目进行详细说明。

     首先，这种太阳能电厂由定日镜组成。定日镜受电脑的控制，跟随太阳转动，可以将一天的日光都反射到中心点。定日镜占地面积小，可以被单独放置，并且无需深固的地基就可以适应地形。发电厂包括成百上千的定日镜，它们可以通过WIFI互相连接以提高效率，将阳光反射聚集到塔顶上一个叫做接收器的大型热交换器上。

     在接收器内，熔盐流体可通过管道的外壁吸收聚集在此处的阳光中的热量。在此项技术中，熔盐能从500华氏度被加热到1000华氏度以上。因为熔盐在熔融态下可保持较宽的工作温度范围，允许系统在低压工况下，出色、安全地实现能量的吸收和存储，所以它是一种理想的吸热介质。

     经过吸热器后，熔盐沿着塔内的管道向下流动，然后进入储热罐。

     之后，能量以高温熔盐的形式被存储下来以备不时之需。该技术的优点是液态熔盐既可以收集能量，还可以将能量收集与发电分离。

     当白天或晚上需要用电时，水箱中的水和高温熔盐分别流入蒸汽发生器，从而产生蒸汽。

     一旦熔盐用于产生蒸汽后，冷却的熔盐经管道回冷储罐，然后再次流回吸热器，随着过程的继续重新被加热。

     蒸汽在驱动汽轮机之后，会被冷凝回水，然后返回储水箱，必要时它将流回蒸汽发生器。

     这样高质量的过热蒸汽驱动汽轮机以最高效率运行，以便在用电需求高峰时段产生可靠持续的电力。蒸汽产生的过程与常规火电或核电厂中的过程相似，不同点是完全可再生的且废料和有害排放为零。即使天黑了，电厂仍可按需从可再生的太阳能中提供可靠的电力。

     虽然光热发电技术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、应用范围、存储状况这些方面，光热发电都是相对较优选择。我们有理由相信，总有一天，无论是太阳能光伏发电技术还是太阳能光热发电技术都将会成为人类科技持续、协调，稳定发展的支柱。