深圳光伏~太阳能热发电技能的局限性

太阳能热发电技能有两种类型：1. 工质温升小的太阳能热气流技能和太阳池技能，温升小导致发电功率极低；2.温升相对较大的聚光热发电技能，是由三个老练技能环节串联而成的，本钱下降难度大、功率进步潜力小，未来开展空间有限。

01.

太阳能低温热发电技能

依据卡诺定理，热机将热能转化为机械能的抱负热功率=工质和环境的温差/工质温度（开氏温度），低温热发电技能的温差小(20-50℃)，环境温度按20℃(293K)考虑，理论热机功率?max=6.8%-14.6%。实践发电功率是考虑损耗之后热机实践功率×发电机功率，要打个大扣头。热气流发电技能温升仅20-30℃，建造和迪拜塔等高的数百米的热气流烟囱，换来的是约2%的热发电功率。低档次热源（和环境比较温升小）更适合直接热使用，如强行转化为高档次的电能，热功率、发电功率太低。具体测算可阅葛新石《太阳烟囱发电体系及其固有的热力学不完善性剖析》。

低温热发电技能包括热气流技能、太阳池技能，两种技能的温升均较小：热气流技能可将空气升温20-30℃，太阳池技能可将液体工质升温50℃左右。

海洋温差发电也是温差很小的热发电方法。

02.

老练技能调集而成的聚光热发电技能

同为太阳能发电技能，聚光热发电技能的造价和发电功率需对标光伏。

（一）新式技能和老练技能的不同

光伏是新式技能，跟着技能进步和规划化效应，发电功率敏捷进步，单位造价敏捷下降。

和新式技能不同，老练技能的功率进步、本钱下降的潜力有限。聚光热发电技能，有槽式、塔式、蝶式等细分技能，均由聚光（镜面反射并聚集阳光）、集热（加热工质）、热发电（热能→机械能→电能）三个环节串联构成，是老练技能的集成使用；本钱是三个环节相加，难以下降；功率是三个环节的功率相乘，难以进步。尤其是热发电环节，是极度老练的技能，降造价和提功率的空间很小。

（二）聚光热发电功率是三个环节相乘

近年光伏技能功率敏捷进步。量产高效组件转化功率单晶、多晶、薄膜已别离打破20%、18%和17%；电站体系转化功率约83%。以选用单晶硅的光伏电站为例，规范工况下，约16%的太阳辐射可转化为电能。

以简略循环发电的气电为例，发电功率功率是燃烧室功率（95%-99%）、热机功率、发电机功率（98%）三个环节功率的乘积。5万KW级的火电机组，煤电发电功率约30%（塔式工质工作温度挨近煤电），气电约30%-35%（蝶式工质温度挨近气电）。

聚光热发电的功率是聚光、集热、热发电三个环节的功率相乘。聚光、集热的功率各按80%预算；塔式工质温度（500℃-900℃），低于气电（＞1000℃），热发电热功率可依据5万千瓦级的煤电、气电热机功率和发电功率预算，约30%-35%，据此预算塔式光热的峰值功率约19.2%-22.4%；运转的塔式电站的年平均功率约14-16%，略低于单晶电站功率。槽式工质工作温度（400℃）低于塔式，集热功率也低，发电功率低于塔式，详见后文。

（三）聚光热发电本钱是三个环节的叠加

2010年，光伏组件价格14元/瓦左右，光伏电站的单位造价为2万/KW。2020年，光伏组件价格快速下降到1.6-2.2元/瓦，现在西北地面光伏电站造价已迫临4000元/KW，迫临火电造价。光伏的还处在本钱下降通道上，估计未来造价会持续下降。

聚光热发电技能由聚光、集热、热发电三个环节组成，其间，聚光、集热两个环节担任聚集加热后的工质，效果适当于煤电的锅炉、气电的燃烧室、核电的堆芯；热发电环节和煤电、气电、核电相同，用热机（蒸汽轮机、燃气轮机）将工质的热能转化为机械能，发电机再将机械能转化为电能。

煤电和气电是老练技能，造价下降空间有限；5万千瓦的煤电机组造价约3500元/KW，10万千瓦以下的6F轻型燃机造价约3000-3800元/KW。

聚光热发电中的槽式造价约2万元/KW，塔式和蝶式2-4万元/KW；青海近期投产的鲁能塔式光热和拟建的金钒格尔木熔盐槽式光热，造价约3万/KW。聚光、集热两个环节的造价，能迫临煤电厂的锅炉么？即使能够，假如未来光伏的造价降到了和火电的热发电部分适当，聚光热发电技能能把聚光和集热的造价降为零么？

（四）槽式发电功率低于塔式

依据卡诺定理，为了进步热机功率，需求进步工质温度；依据传热学原理，工质和环境温差增大，热梯度增大，热丢失加大，集热功率下降。工程是退让，在彼此对立的两条曲线中寻觅最优的结合点。

槽式的聚光方法是线聚集，将一个曲面的阳光聚集在集热管上，和塔式的点聚集比较：聚集比低→工质温升小→热机功率较低；一起，线聚集对应的管状集热器，单位体积的表面积（S/V）远大于塔式集热器，集热功率低。线聚集是一连串事情的起点。和塔式比，槽式光热技能的集热功率和热机功率双低，槽式年均发电功率仅11%-14%，低于塔式。

03.

定论

光热现在和未来的造价均高于光伏。光伏发电单位千瓦造价现已迫临煤电和气电造价，未来造价会持续下降，乃至低于火电造价。光热发电用聚光、集热组件代替火电的锅炉，聚光集热设备的造价很难低于锅炉，因而，光热造价将高于火电造价。

塔式光热发电技能现在峰值功率和光伏适当，未来持续进步功率的难度较大。光伏尚有进步功率的空间。

光热配上储热设备，可接连发电；光伏配上储能设备，也可接连发电。

槽式和塔式光热适用于会集式电站（热发电机组需求规划效应），碟式适用于分布式；光伏可用于会集电站和分布式。