光伏發(fā)電與光熱發(fā)電各有什么優(yōu)缺點(diǎn)

什么是光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體的光生伏打效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的，基本的部件太陽能電池板，是光轉(zhuǎn)電的方式。其中關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)

①無枯竭危險(xiǎn)；

②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對(duì)干凈（無公害）；

③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢(shì)；例如，無電地區(qū)，以及地形復(fù)雜地區(qū)；

④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；

⑤能源質(zhì)量高；

⑥使用者從感情上容易接受；

⑦建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。

缺點(diǎn)：

①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；

②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。

③發(fā)電成本高

④光伏板制造過程中不環(huán)保

什么是光熱發(fā)電

光熱發(fā)電也叫做聚焦型太陽能熱發(fā)電，它是通過各種物理方式把太陽能直射光聚集起來并產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電的。依據(jù)集熱方式的不同，又可分為太陽能槽式熱發(fā)電、太陽能塔式熱發(fā)電和太陽能碟式熱發(fā)電三種。是熱轉(zhuǎn)電的方式。

光熱發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

1、電能質(zhì)量?jī)?yōu)良，可直接無障礙并網(wǎng)。

太陽能光熱發(fā)電與常規(guī)化石能源在熱力發(fā)電上原理相同，都是通過Rankine 循環(huán)、Brayton循環(huán)或Stirling 循環(huán)將熱能轉(zhuǎn)換為電能，直接輸出交流電，不必像光伏或風(fēng)電一樣還需要逆變器轉(zhuǎn)換，電量傳輸技術(shù)相對(duì)較為成熟，穩(wěn)定性高，因此更方便與目前國內(nèi)的電網(wǎng)對(duì)接，且電力品質(zhì)好。

2、可儲(chǔ)能，可調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。

電網(wǎng)的負(fù)荷曲線形狀在白天與太陽能發(fā)電自然曲線相似，上午負(fù)荷隨時(shí)間上升，下午隨時(shí)間下降，因此太陽能發(fā)電是天然的電網(wǎng)調(diào)峰負(fù)荷，可根據(jù)電網(wǎng)白天和晚上的最大負(fù)荷差確定負(fù)荷比例，一般可占10-20%的比例；

受益于熱能的易儲(chǔ)存性，所有太陽能光熱發(fā)電電站都有一定程度的調(diào)峰、調(diào)度能力，即通過熱的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)發(fā)電的緩沖和平滑，并可應(yīng)對(duì)太陽能短暫的不穩(wěn)定狀況；

儲(chǔ)能是可再生能源發(fā)展的一大瓶頸，實(shí)踐證明儲(chǔ)熱的效率和經(jīng)濟(jì)性顯著優(yōu)于儲(chǔ)電和抽水蓄能。配備專門蓄熱裝置的太陽能光熱發(fā)電 電站，不僅在啟動(dòng)時(shí)和少云到多云狀態(tài)時(shí)可以補(bǔ)充能量，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可以實(shí)現(xiàn)日落后24 小時(shí)不間斷發(fā)電，同時(shí)可根據(jù)負(fù)載、電網(wǎng)需求進(jìn)行電力調(diào)峰、調(diào)度。

3、規(guī)模效應(yīng)下成本優(yōu)勢(shì)突出。

因熱電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)與火電相同，太陽能光熱發(fā)電也與火電同樣具備顯著的規(guī)模效應(yīng)，優(yōu)于風(fēng)電和光伏等。隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，太陽能光熱發(fā)電的成本將很快接近甚至低于傳統(tǒng)化石能源發(fā)電成本。

4、清潔無污染，助力碳減排。

光伏盡管是清潔發(fā)電，但硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)卻高耗能高污染，而太陽能光熱發(fā)電 不需要提煉重金屬、稀有金屬和硅，生產(chǎn)與發(fā)電環(huán)節(jié)均無污染，是真正的清潔能源。

光熱發(fā)電和光伏發(fā)電的區(qū)別

1、發(fā)電原理不同

光伏電站是利用太陽能電池板吸收太陽光中的可見光形成光電子，產(chǎn)生電流。

光熱發(fā)電利用熔鹽或者油等介質(zhì)吸收太陽光中的熱能，使用汽輪機(jī)將其轉(zhuǎn)化為電能。

2、并網(wǎng)難易不同

光伏發(fā)電受日光照射強(qiáng)度影響較大，上網(wǎng)后給電網(wǎng)帶來較大壓力，其發(fā)電形式獨(dú)特，和傳統(tǒng)電廠合并難度大。

太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)可以通過增加儲(chǔ)熱單元或通過補(bǔ)燃或與常規(guī)火電聯(lián)合運(yùn)行改善出力特性，輸出電力穩(wěn)定，電力具有可調(diào)節(jié)性。就并網(wǎng)難易程度來看，光熱發(fā)電比常規(guī)的光伏發(fā)電更具有優(yōu)勢(shì)。通過儲(chǔ)熱改善光熱發(fā)電出力特性（槽式和塔式光熱發(fā)電）。白天將多余熱量?jī)?chǔ)存，晚間再用儲(chǔ)存的熱量釋放發(fā)電，這樣可以實(shí)現(xiàn)光熱發(fā)電連續(xù)供電，保證電流穩(wěn)定，避免了光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電難以解決的入網(wǎng)調(diào)峰問題。

3、對(duì)環(huán)境的污染程度不同

光熱發(fā)電是清潔生產(chǎn)過程，基本采用物理手段進(jìn)行光電能量轉(zhuǎn)換，對(duì)環(huán)境危害極小，太陽能光熱發(fā)電站全生命周期的CO2排放僅為13~19g/kWh。

而光伏發(fā)電技術(shù)存在致命弱點(diǎn)為太陽能電池在生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的損耗較大，是高能耗、高污染的生產(chǎn)流程。

4、技術(shù)成熟程度不同

常規(guī)的光伏發(fā)電技術(shù)，在我國已經(jīng)發(fā)展穩(wěn)定，技術(shù)相對(duì)成熟；而光熱發(fā)電，雖然很早就在國外興起，但是在我國來說，依然處于技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)階段。

光伏發(fā)電與光熱發(fā)電的簡(jiǎn)單比較

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件。光伏發(fā)電，其基本原理就是“光伏效應(yīng)”。光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。

白天采用高能vcz晶體發(fā)電板和太陽光互感對(duì)接和全天候24小時(shí)接收風(fēng)能發(fā)電互補(bǔ)，通過全自動(dòng)接收轉(zhuǎn)換柜接收，直接滿足所有家電用電需求。光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。硅原子有4個(gè)外層電子，如果在純硅中摻入有5個(gè)外層電子的原子如磷原子，就成為N型半導(dǎo)體；若在純硅中摻入有3個(gè)外層電子的原子如硼原子，形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時(shí)，接觸面就會(huì)形成電勢(shì)差，成為太陽能電池。但是在光伏發(fā)電中，所運(yùn)用的多晶硅項(xiàng)目存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)，一是技術(shù)復(fù)雜，工藝參數(shù)多，許多項(xiàng)目不能達(dá)產(chǎn)；二是環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槎嗑Ч枋歉呶廴镜捻?xiàng)目，中國多數(shù)企業(yè)環(huán)保不達(dá)標(biāo)，有被政府強(qiáng)制關(guān)停的風(fēng)險(xiǎn)；三是如果多晶硅市場(chǎng)供大于求，價(jià)格有大幅下跌風(fēng)險(xiǎn)。四是投資巨大且項(xiàng)目建設(shè)及回收周期長。

太陽能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電，是太陽能熱利用的重要方面。作為太陽能大規(guī)模發(fā)電的重要方式，太陽能熱發(fā)電具有一系列明顯優(yōu)點(diǎn)，首先，其全生命周期的碳排放量非常低，根據(jù)國外研究?jī)H有18g/kWh。另外，該技術(shù)在現(xiàn)有太陽能發(fā)電技術(shù)中成本最低，更易于迅速實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。此外，太陽能熱發(fā)電還具有非常強(qiáng)的與現(xiàn)有火電站及電網(wǎng)系統(tǒng)的相容性優(yōu)勢(shì)。

光伏發(fā)電是利用太陽能電池技術(shù)，有光子使電子躍遷，形成電位差，光能直接就轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，產(chǎn)生直流電，太陽能光熱發(fā)電是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽缓笤偻ㄟ^傳統(tǒng)的熱力循環(huán)做功發(fā)電的技術(shù)。太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)生的是和傳統(tǒng)的火電一樣的交流電，與傳統(tǒng)發(fā)電方式和現(xiàn)有電網(wǎng)的匹配性更好，可直接上網(wǎng)。

兩者之間最為重要的差別，則在于各自在能量?jī)?chǔ)存方式上的差異。而儲(chǔ)能對(duì)于彌補(bǔ)太陽能發(fā)電的間歇性，以及對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰能力，具有著非常重要的意義。由于光伏發(fā)電是由光能直接轉(zhuǎn)換為電能，因此其多余的能量只能采用電池儲(chǔ)存，其技術(shù)難度和造價(jià)遠(yuǎn)比太陽能光熱發(fā)電中，僅需儲(chǔ)熱要大得多。因此，易于對(duì)多余的能量進(jìn)行儲(chǔ)存，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電和調(diào)峰發(fā)電，是太陽能熱發(fā)電相對(duì)于光伏發(fā)電的一個(gè)最為重要和明顯的優(yōu)勢(shì)。

光熱發(fā)電和光伏發(fā)電的發(fā)展前景

1、皆具發(fā)展?jié)摿?，近中期光伏電站發(fā)展規(guī)模會(huì)更大

在2030年以前，由于光伏裝機(jī)成本和度電成本均低于光熱發(fā)電，且光伏出力與白天用電高峰和峰值電價(jià)曲線相吻合，在光伏滲透率較低情況下，光伏裝機(jī)規(guī)模將遠(yuǎn)大于光熱。在2030年后，光伏裝機(jī)由于滲透率高，且基本能滿足白天的用電需求，發(fā)展速度會(huì)放緩；光熱則會(huì)充分利用其儲(chǔ)熱優(yōu)勢(shì)，能滿足日落后的用電高峰，從而得到較快發(fā)展。根據(jù)美國Sunshot計(jì)劃，到2030年，美國太陽能累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到330GW。其中，光伏裝機(jī)為302GW，光熱裝機(jī)為28GW，光伏是光熱的11倍。到2050年，光熱裝機(jī)將達(dá)到83GW，光伏則為632GW，光伏下降是光熱的8倍。

2、非替代關(guān)系，兩者協(xié)同互補(bǔ)

光熱和光伏發(fā)電都面臨火電等傳統(tǒng)能源的競(jìng)爭(zhēng)，承載著代替化石能源的使命，只有光伏和光熱更好地協(xié)同互補(bǔ)，才能完成這項(xiàng)任務(wù)，滿足用電需求。同時(shí)，由于大型風(fēng)電、光伏和光熱電站等可再生能源主要建設(shè)在沙漠、戈壁灘等地區(qū)，需要遠(yuǎn)距離輸送，但風(fēng)電、光伏等利用小時(shí)數(shù)低，單獨(dú)遠(yuǎn)距離傳輸經(jīng)濟(jì)性差，為提高輸送電網(wǎng)的利用率，不得不通過火電打捆等方式輸送。如果光熱電站成熟之后，則完全可以通過儲(chǔ)熱方式替代火電，解決電網(wǎng)利用率低問題，同時(shí)也可解決可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定的問題。

3、應(yīng)用領(lǐng)域各有側(cè)重，主戰(zhàn)場(chǎng)不重合

光伏發(fā)電優(yōu)勢(shì)在于分布式，在負(fù)荷中心建設(shè)方面，結(jié)合儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電就地使用。同時(shí)，光伏也可作為移動(dòng)電源，充分滿足消費(fèi)市場(chǎng)需求，這是光熱電站難以企及的。光熱發(fā)電優(yōu)勢(shì)在于規(guī)模化，適合在條件適宜地區(qū)建設(shè)大型光熱電站，然后遠(yuǎn)距離輸送。在這些地區(qū)，也可適當(dāng)發(fā)展大型光伏電站，將光伏光熱打捆送出，實(shí)現(xiàn)可再生能源最大限度的消納。