光伏和光熱組合優(yōu)勢大于單打獨斗 攜手合作
太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)通常指光伏發(fā)電技術(shù)和光熱發(fā)電技術(shù)，前者是根據光生伏特效應原理，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光能直接轉化為電能，而光熱發(fā)電則是指利用大規模反射鏡陣列收集太陽(yáng)熱能，經(jīng)過(guò)換熱裝置產(chǎn)生蒸汽，通過(guò)蒸汽帶動(dòng)汽輪產(chǎn)生電能。因為同屬太陽(yáng)能發(fā)電，兩者經(jīng)常被放在一起比較，究竟是光伏前景廣闊還是光熱會(huì )后來(lái)居上，各方也一直爭論不休。
光伏光熱短期內競爭之勢無(wú)可避免
這項研究從對比光伏發(fā)電與光熱發(fā)電的系統、技術(shù)要求、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益等幾方面入手。這項名為T(mén)HERMVOLT的研究項目主要分析太陽(yáng)能發(fā)電如何在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下產(chǎn)生經(jīng)濟可靠的高質(zhì)量電能。
光熱發(fā)電產(chǎn)生的電能既可以用于直接發(fā)電也可以以熱量的形式儲存起來(lái)，它的應用領(lǐng)域不只限于發(fā)電，也可用于制氫或者工業(yè)熱利用等領(lǐng)域。事實(shí)上，光熱發(fā)電的最大優(yōu)勢便是可利用熱量存儲以削弱太陽(yáng)光輻射不穩定對其發(fā)電質(zhì)量的影響，同時(shí)光熱發(fā)電與傳統發(fā)電方式及現有電網(wǎng)能夠更好契合。由于其后端配備蒸汽發(fā)生器、汽輪機等設備使其可通過(guò)化石燃料補燃等方式進(jìn)行組合發(fā)電，在未來(lái)，光熱發(fā)電還可能與生物質(zhì)燃料等進(jìn)行混合發(fā)電。如此一來(lái)，光熱發(fā)電就可以承擔電網(wǎng)的基礎負荷，在電力系統中具備可以取代大型傳統能源發(fā)電廠(chǎng)的可能性。
光伏系統則直接將太陽(yáng)光轉化為電能，因此在占地面積、投入成本、技術(shù)難度上都優(yōu)于光熱發(fā)電，但光伏本身不具備儲能能力，只能通過(guò)將電能儲存在電池的方式進(jìn)行儲能。因此，在成本、技術(shù)要求、環(huán)保效益方面不具備明顯優(yōu)勢。近年來(lái)，光伏發(fā)電成本顯著(zhù)降低，而電池成本也被認為將在未來(lái)幾年大幅度下降。從商業(yè)運作的角度上來(lái)講，兩者同樣依靠太陽(yáng)能發(fā)電、在資源要求上的類(lèi)似性，造成短期內兩者之間的被比較與相互競爭關(guān)系不可避免。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《再生資源行業(yè)分析報告》表明，目前全球可再生能源發(fā)電的比例已接近電網(wǎng)接納能力上限，如若不解決儲能問(wèn)題，可再生能源的消納將成為一個(gè)日益棘手的難題。
通過(guò)模擬電站模型來(lái)確定光伏光熱最佳容量配比
在研究過(guò)程中，研究人員模擬了各種光伏和光熱發(fā)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(fā)電的形式，應怎樣配比各系統容量才能實(shí)現最低的碳排放量與最低的發(fā)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(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(chǎng)則配備電池存儲系統，系統之間可以實(shí)現協(xié)同運作。
太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)預設容量為100兆瓦，測試地點(diǎn)選在陽(yáng)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(gè)完整年度并按小時(shí)進(jìn)行詳盡分析，其中太陽(yáng)能電池陣列規模和儲能大小已確定。然后通過(guò)建立一個(gè)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(yōu)化系統后的度電成本。
光伏光熱組合優(yōu)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最具前景的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)路線(xiàn)。光伏發(fā)電廠(chǎng)直接向電網(wǎng)供電，在用電高峰期，比如夜間，光熱將在夜晚通過(guò)儲熱發(fā)揮其優(yōu)勢。即使增加化石燃料補燃也將相對容易可行，成本不會(huì )過(guò)高。
據悉，該研究得到了德國聯(lián)邦經(jīng)濟和技術(shù)部約50萬(wàn)歐元的資金支持。由航天學(xué)院太陽(yáng)能研究和工程熱力學(xué)院、芬蘭拉普蘭塔理工大學(xué)(LUT)共同參與。FichtnerGmbH和M+W集團公司也作為行業(yè)合作伙伴參與其中，最終的研究報告將在2016年底提交。