太阳能发电也一样 为什么太阳能发电一直“默默无闻”？
出品：科普中国
制作：陈劲涛、陈琳（中国工程热物理学会）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
在已知的清洁能源中，太阳能无疑是目前地球上可开发、储量最大的可再生能源。说到太阳能利用，首先想到的是光伏发电。毕竟我们在日常生活中可以看到太阳能汽车和太阳能充电宝。其实还有一种利用太阳能的方式，太阳能热发电。
理解光和热，记住光和热
光伏发电和光热发电都是利用太阳能发电。区别在于利用的原则不同。
光伏效应是太阳能光伏发电的基本原理，太阳能电池是完成太阳能向电能转换的载体。太阳能电池是含有P-N结的半导体材料，可以吸收太阳光，在内部建立电场。当某个负载连接到电场的两侧时，负载上会产生电流。整个过程就是太阳能光伏发电的基本原理。
太阳能光热发电的原理是太阳光通过反射器聚集到太阳能集热器上，集热器内的传热介质(液体或气体)被太阳能加热，然后水被加热形成蒸汽驱动或直接驱动发电机发电。
简而言之，太阳能光热发电分为三个环节，集热环节、利用太阳能加热导热介质、最后通过导热介质带动发动机发电。有不同的方法来科学地试图形成每个环节的优化设计。比如集热环节有四种：槽式、塔式、碟式、尼费尔式；一般以水、矿物油或熔盐作为导热工质。最后可以通过蒸汽朗肯循环、CO2布雷顿循环或斯特林发动机发电。
那么太阳能热发电是如何工作的呢？我们将用一个已经投入运行的示范项目来详细说明。
图片来源：参考文献1
首先，这种太阳能电厂由定日镜组成。定日镜由计算机控制，它跟随太阳的旋转，可以将一整天的阳光反射到中心点。定日镜占地面积小，可以单独放置，不需要很深的基础就能适应地形。该电厂包括数百个定日镜，可以通过WIFI相互连接以提高效率，并将阳光反射到塔顶部称为接收器的大型热交换器。
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在接收器内，熔盐流体可通过管道的外壁吸收聚集在此处的阳光中的热量。在这项技术中，熔盐可以从500华氏度加热到1000华氏度以上。熔盐是一种理想的吸热介质，因为它可以在熔融状态下保持较宽的工作温度范围，并允许系统在低压下出色、安全地吸收和储存能量。
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熔盐通过吸热器后，沿塔内管道向下流动，然后进入储热罐。
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之后，能量以高温熔盐的形式被存储下来以备不时之需。该技术的优点是液态熔盐既可以收集能量，还可以将能量收集与发电分离。
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白天或晚上需要用电时，水箱中的水和高温熔盐分别流入蒸汽发生器产生蒸汽。
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一旦熔盐被用来产生蒸汽，冷却的熔盐通过管道返回到冷储罐，然后再次流回吸热器，并随着过程的继续而被重新加热。
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驱动汽轮机后，蒸汽将被冷凝并返回储水箱。如果需要，它会流回蒸汽发生器。
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这样高质量的过热蒸汽驱动汽轮机以最高效率运行，以便在用电需求高峰时段产生可靠持续的电力。的蒸汽生产过程与常规火力发电厂或核电厂相似，不同之处在于蒸汽完全可再生，废物和有害排放为零。即使天黑后，发电厂仍然可以根据需要从可再生太阳能中提供可靠的电力。
图片来源：参考文献1
以上是一组太阳能光热发电系统的整个运行过程。不知道大家对光热发电有没有更深入的了解？
那么，同样是太阳能发电，为什么太阳能发电一直“默默无闻”？光热发电在科学界显然具有一定的探索价值，但为什么没有在人类日常生活中得到广泛应用？
光热发电与光伏发电，孰优孰劣？
同一种能源的利用对人产生了不同的亲和力，这与光热发电和光伏发电的优劣是分不开的。
顾名思义，从集热环节思考，光热发电对于应用地域的要求是高于光伏发电的。太阳能热发电以热量为标准，需要高温照射，而光伏发电一般对热量没有那么高的要求。在我们适应生活的地方，太阳辐射强度不足以建造光伏电站。所以在日常生活中，我们对太阳能热发电并不熟悉。
因此，太阳能热发电的储能能力远高于从导热介质环节思考，光热发电所使用的熔盐等物质，成本低、价值高、可持续利用，是优于高成本、低寿命的光伏电池的。.光伏发电，同时由于其良好的储能效果，并网时受天气和环境因素影响较小，对电网负荷波动的响应较低。因此，在发电的可调度性上，光热发电优于光伏发电。
从导热介质带动发动机发电环节思考，光伏发电只需要进行光电转化，而光热发电是经过光电转化后还要进行光热的转化，可见光热的发电步骤更复杂。
但是光伏发电的一个额外环节可以应用到其他方面。比如光热发电产生的热量可以降低海水盐度，淡化海水，也可以应用于工业生产。这表明光热发电比光伏发电的应用领域更广。
但与此同时，多经历一个环节，对科学技术掌握的要求也就更高，运用到实际工程领域的难度也就越大。太阳能发电比光伏发电更难，我国太阳能发电的研发起步晚于光伏发电。因此，太阳能发电技术仍在完善中。
所谓原理不同，各有利弊。更需要一起努力。光热发电和光伏发电还有很长的路要走。
路是堵的，长的，以后还需要努力
太阳能是解决当前能源、资源和环境问题的非常有效的方法。自从太阳能被发现和利用以来，能源短缺的现象得到了一定程度的缓解，太阳能的各种优势和特点使其在许多能源领域具有不可替代性。
太阳能热发电技术和太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的两种主要方式，各有不同的优势和应用领域，各有优势和发展前景。太阳能发展比较好的地方，光热发电系统和光伏发电系统都要有。从长远来看，两者是相辅相成的。
虽然光热发电技术由于某些原因的限制不被大家所熟知，但是在成本、能源的消耗、应用范围、存储状况这些方面，光热发电都是相对较优选择。,我们有理由相信，总有一天，太阳能光伏发电技术和太阳能热发电技术都将成为人类科技持续、协调、稳定发展的支柱。
参考文献：
1、https://v.qq.com/x/page/u0516v5d3mi.html
