光熱光伏相結合是目前較有前景的太陽能發電技術路線

【中玻網】太陽能發電技術通常指光伏發電技術和光熱發電技術，前者是根據光生伏效果明顯應原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能，而光熱發電則是指利用大規模反射鏡陣列收集太陽熱能，經過換熱裝置產生蒸汽，通過蒸汽帶動汽輪產生電能。因為同屬太陽能發電，兩者經常被放在一起比較，究竟是光伏前景廣闊還是光熱會后來居上，各方也一直爭論不休。
　　
　　那么，在未來的幾十年里，太陽能發電技術將有什么樣的發展？哪種技術路線較有有經濟性？組合發電模式能否為太陽能發電提供更大的機會？目前，德國航空航天中心（DLR）正在就這些問題進行深入研究，旨在分析光伏發電和光熱發電技術到2030年將呈現何種發展趨勢。
　　
　　光伏光熱短期內競爭之勢無可避免
　　
　　這項研究從對比光伏發電與光熱發電的系統、技術要求、經濟效益和環境效益等幾方面入手。這項名為THERMVOLT的研究項目主要分析太陽能發電如何在沒有陽光的情況下產生經濟可靠的高質量電能。
　　
　　光熱發電產生的電能既可以用于直接發電也可以以熱量的形式儲存起來，它的應用領域不只限于發電，也可用于制氫或者工業熱利用等領域。事實上，光熱發電的非常大優勢便是可利用熱量存儲以削弱太陽光輻射不穩定對其發電質量的影響，同時光熱發電與傳統發電方式及現有電網能夠更好契合。由于其后端配備蒸汽發生器、汽輪機等設備使其可通過化石燃料補燃等方式進行組合發電，在未來，光熱發電還可能與生物質燃料等進行混合發電。如此一來，光熱發電就可以承擔電網的基礎負荷，在電力系統中具備可以取代大型傳統能源發電廠的可能性。
　　
　　光伏系統則直接將太陽光轉化為電能，因此在占地面積、投入成本、技術難度上都優于光熱發電，但光伏本身不具備儲能能力，只能通過將電能儲存在電池的方式進行儲能。因此，在成本、技術要求、環保效益方面不具備明顯優勢。近年來，光伏發電成本顯著降低，而電池成本也被認為將在未來幾年大幅度下降。從商業運作的角度上來講，兩者同樣依靠太陽能發電、在資源要求上的類似性，造成短期內兩者之間的被比較與相互競爭關系不可避免。
　　
　　較近一些研究表明，目前大部分國家可更新能源發電的比例已接近電網接納能力上限，如若不解決儲能問題，可更新能源的消納將成為一個日益棘手的難題。
　　
　　通過模擬電站模型來確定光伏光熱較佳容量配比
　　
　　在研究過程中，研究人員模擬了各種光伏和光熱發電模型的成本計算，并研究了在相同規模的情況下若采用光伏與光熱組合發電的形式，應怎樣配比各系統容量才能實現較低的碳排放量與較低的發電成本。在模型中，光熱電站配備了儲能系統以及化石燃料補燃系統，光伏聯合循環發電廠則配備電池存儲系統，系統之間可以實現協同運作。
　　
　　太陽能發電廠預設容量為100兆瓦，測試地點選在陽光充足的地區如摩洛哥和沙特阿拉伯等地，將選取2015年，2020年以及2030年作為年度計算分析模型。
　　
　　計算將選取一個完整年度并按小時進行詳盡分析，其中太陽能電池陣列規模和儲能大小已確定。然后通過建立一個效率模型，再考慮到一些影響因素（例如磨損）和各種成本估算的情況下，計算出優化系統后的度電成本。
　　
　　光伏光熱組合優勢大于單打獨斗
　　
　　先期研究結果表明，在現有條件下，光熱和光伏相結合是目前較有前景的太陽能發電技術路線。光伏發電廠直接向電網供電，在用電高峰期，比如夜間，光熱將在夜晚通過儲熱發揮其優勢。即使增加化石燃料補燃也將相對容易可行，成本不會過高。
　　
　　據悉，該研究得到了德國聯邦經濟和技術部約50萬歐元的資金支持。由航天學院太陽能研究和工程熱力學院、芬蘭拉普蘭塔理工大學（LUT）共同參與。FichtnerGmbH和M+W集團公司也作為行業合作伙伴參與其中，較終的研究報告將在2016年底提交。