在已知的清潔能源中，太陽能無疑是目前地球上可開發(fā)、儲量最大的可再生能源。說到太陽能利用，首先想到的是光伏發(fā)電。畢竟我們在日常生活中可以看到太陽能汽車和太陽能充電寶。其實還有一種利用太陽能的方式，太陽能熱發(fā)電。
第1部分.
理解光和熱，記住光和熱。
光伏發(fā)電和光熱發(fā)電都是利用太陽能發(fā)電。區(qū)別在于利用的原則不同。
光伏效應是太陽能光伏發(fā)電的基本原理，太陽能電池是完成太陽能向電能轉換的載體。太陽能電池是含有P-N結的半導體材料，可以吸收太陽光，在內部建立電場。當某個負載連接到電場的兩側時，負載上會產生電流。整個過程就是太陽能光伏發(fā)電的基本原理。
太陽能光熱發(fā)電的原理是太陽光通過反射器聚集到太陽能集熱器上，集熱器內的傳熱介質(液體或氣體)被太陽能加熱，然后水被加熱形成蒸汽驅動或直接驅動發(fā)電機發(fā)電。
簡而言之，太陽能光熱發(fā)電分為三個環(huán)節(jié)，即集熱環(huán)節(jié)，利用太陽能加熱導熱介質，最后利用導熱介質驅動發(fā)動機發(fā)電。對應于每個環(huán)節(jié)，有不同的方法科學地嘗試形成優(yōu)化設計。比如集熱環(huán)節(jié)主要有四種:槽、塔、碟、尼費爾；一般以水、礦物油或熔鹽作為導熱工質。最后可以通過蒸汽朗肯循環(huán)、CO2布雷頓循環(huán)或斯特林發(fā)動機發(fā)電。
那么太陽能熱發(fā)電是如何工作的呢？我們將用一個已經投入運行的示范項目來詳細說明。
首先，這個太陽能發(fā)電廠由定日鏡組成。定日鏡由電腦控制，隨太陽旋轉，可以將一天的所有日光反射到中心點。定日鏡占地面積小，可以單獨放置，不需要很深的基礎就能適應地形。該電廠包括數百個定日鏡，可以通過WIFI相互連接以提高效率，并將陽光反射到塔頂部稱為接收器的大型熱交換器。
在接收器中，熔鹽流體可以通過管道外壁吸收這里收集的陽光中的熱量。在這項技術中，熔鹽可以從500華氏度加熱到1000華氏度以上。熔鹽是一種理想的吸熱介質，因為它可以在熔融狀態(tài)下保持較寬的工作溫度范圍，并允許系統在低壓下出色、安全地吸收和儲存能量。
熔鹽通過吸熱器后，沿塔內管道向下流動，然后進入儲熱罐。
之后，在緊急情況下，能量以高溫熔鹽的形式儲存。這項技術的優(yōu)點是液態(tài)熔鹽不僅可以收集能量，還可以將能量收集與發(fā)電分開。
白天或晚上需要用電時，水箱中的水和高溫熔鹽分別流入蒸汽發(fā)生器產生蒸汽。
一旦熔鹽被用來產生蒸汽，冷卻的熔鹽通過管道返回到冷儲罐，然后再次流回吸熱器，并隨著過程的繼續(xù)而被重新加熱。
驅動汽輪機后，蒸汽將被冷凝并返回儲水箱。如果需要，它會流回蒸汽發(fā)生器。
這種高品質的過熱蒸汽驅動汽輪機以最高效率運行，從而在電力需求高峰期產生可靠、連續(xù)的電力。蒸汽的產生過程與常規(guī)火力發(fā)電廠或核電站相似，區(qū)別在于完全可再生，廢物和有害排放為零。即使天黑后，發(fā)電廠仍然可以根據需要從可再生太陽能中提供可靠的電力。
以上是一組太陽能光熱發(fā)電系統的整個運行過程。不知道大家對光熱發(fā)電有沒有更深入的了解？
那么，同樣是太陽能發(fā)電，為什么太陽能發(fā)電一直“默默無聞”？光熱發(fā)電在科學界顯然具有一定的探索價值，但為什么沒有在人類日常生活中得到廣泛應用？
第2部分.
光熱發(fā)電與光伏發(fā)電，孰優(yōu)孰劣？
同一種能源的利用對人產生了不同的親和力，這與光熱發(fā)電和光伏發(fā)電的優(yōu)劣是分不開的。
從集熱環(huán)節(jié)考慮，光熱發(fā)電對應用領域的要求高于光伏發(fā)電。光熱發(fā)電顧名思義是以熱量為標準，需要高溫照射，而光伏發(fā)電一般對熱量沒有那么高的要求。在我們適應生活的地方，太陽輻射強度不足以建造光伏電站。所以在日常生活中，我們對太陽能熱發(fā)電并不熟悉。
從導熱介質環(huán)節(jié)考慮，光熱發(fā)電所用的熔鹽等材料成本低、價值高、可持續(xù)利用，優(yōu)于成本高、使用壽命短的光伏電池。因此，光熱發(fā)電的儲能能力遠高于光伏發(fā)電。同時由于其良好的儲能效果，接入電網后受天氣和環(huán)境因素影響較小，對電網負荷波動的響應較低。因此，在發(fā)電的可調度性上，光熱發(fā)電優(yōu)于光伏發(fā)電。
考慮到導熱介質驅動發(fā)動機發(fā)電的環(huán)節(jié)，光伏發(fā)電只需要光電轉換，光熱發(fā)電需要光電轉換后的光熱轉換，因此可見光熱發(fā)電的步驟更加復雜。
但是光伏發(fā)電的一個額外環(huán)節(jié)可以應用到其他方面。比如光熱發(fā)電產生的熱量可以降低海水鹽度，淡化海水，也可以應用于工業(yè)生產。這說明光熱發(fā)電比光伏發(fā)電應用更廣泛。
但同時，多走一個環(huán)節(jié)，對掌握科學技術的要求會更高，應用到實際工程領域會更困難。光熱發(fā)電比光伏發(fā)電更難，我國光熱發(fā)電的研發(fā)起步比光伏發(fā)電晚。因此，光熱發(fā)電技術仍在完善中。
所謂原理不同，各有利弊。更需要相互努力。光熱發(fā)電和光伏發(fā)電還有很長的路要走。
第3部分.
路漫漫其修遠兮，未來仍需努力。
太陽能是解決當前能源、資源和環(huán)境問題的非常有效的方法。自從太陽能被發(fā)現和利用以來，能源短缺的現象得到了一定程度的緩解，太陽能的各種優(yōu)勢和特點使其在許多能源領域具有不可替代性。
太陽能熱發(fā)電技術和太陽能光伏發(fā)電技術作為太陽能利用的兩種主要方式，具有不同的優(yōu)勢和應用領域，各有優(yōu)勢和發(fā)展前景。太陽能發(fā)展比較好的地方，光熱發(fā)電系統和光伏發(fā)電系統都要有。從長遠來看，兩者是相輔相成的。
光熱發(fā)電技術雖然由于某些原因不太為人所知，但無論從成本、能耗、應用范圍還是儲存條件來看，都是一種比較好的選擇。我們有理由相信，總有一天，太陽能光伏發(fā)電技術和太陽能熱發(fā)電技術都將成為人類科技持續(xù)、協調、穩(wěn)定發(fā)展的支柱。
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