太阳能光热发电与光伏发电对比分析

传统的火力发电是通过燃烧，把化石中储存的能量，转化为热能，再转化为电能。而太阳能光热发电则是

通过数量众多的反射镜，将太阳的直射光聚焦采集，通过加热水或者其他工作介质，将太阳能转化为热能，然后利用与传统的热力循环一样的过程，即形成高温高压的水蒸气推动汽轮机发电机组工作，最终将热能

转化成为电能，典型太阳能光热发电热力循环系统原理如图所示。

太阳能光热发电热力循环系统原理图

正是通过这样的环节，太阳能光热发电技术和传统火力发电技术顺利地集成在一起。由于火力发电技

术早已非常成熟，从而降低了太阳能光热发电整体技术开发的风险。

中国产业信息网发布的《2013-2018年中国太阳能热利用市场专项研究及投资战略咨询报告》指出：

太阳能发电技术主要包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种，光伏发电的原理是当太阳光照射到太阳

能电池上时，电池吸收光能，产生光生伏打效应，在电池的两端出现异号电荷积累。若引出电极并接上负

载，便有功率输出。光伏发电是目前太阳能发电产业的主流技术，较为成熟，国家已明确其上网电价（不

同地区在0.9~1 元/度范围变化），发电成本也下降至0.7 元/度左右；光热发电在我国发展时间较短，在

太阳能聚光方法及设备、高温传热储热、电站设计等集成以及控制方面，已经取得实质性进展，但商业化

业绩较小，上网电价政策尚未落实，发电成本也较高，约为0.9 元/度左右。但太阳能光热发电与光伏发

电相比具有以下优点：

1）太阳能光热发电输出电力稳定，电力具有可调节性，易于并网

目前太阳能光热发电系统可以通过增加储热单元或通过补燃或与常规火电联合运行改善出力特性。而

光伏发电受日光照射强度影响较大，上网后给电网带来较大压力，其发电形式独特，和传统电厂合并难度

大。

-通过储热改善光热发电出力特性（槽式和塔式光热发电）。白天将多余热量储存，晚间再用储存的

热量释放发电，这样可以实现光热发电连续供电，保证电流稳定，避免了光伏发电与风力发电难以解决的

入网调峰问题。根据不同储热模式，可不同程度提高电站利用小时数和发电量，提高电站调节性能。

-通过补燃或与常规火电联合运行改善光热发电出力特性。太阳能热发电站可利用化石燃料补燃或与

常规火电联合运行，使其可以在晚上或连续阴天时持续发电，甚至可以以稳定出力承担基荷运行，从而使

年发电利用得到7000 小时左右。

2）太阳能光热发电无污染

光热发电是清洁生产过程，基本采用物理手段进行光电能量转换，对环境危害极小，太阳能光热发电

站全生命周期的CO2 排放仅为13~19g/kWh。而光伏发电技术存在致命弱点为太阳能电池在生产过程中对环境的损耗较大，是高能耗、高污染的生产过程。业内专家认为，太阳能电池在生命周期所能节约的能源与

生产太阳能电池本身所要消耗的资源相比，并不经济。

光伏和光热发电对比

光伏光热

发电原理

利用太阳光中的可见光形成光电

子。使用半导体吸附并形成电流，

从而实现发电的过程。

利用太阳光中的热能转化为动能，

并使用汽轮机进一步转化为电能实

现发电的过程。

可利用太阳能资源60% 30% 发电成本0.7元/度0.9元/度上网电价0.9~1元/度无

储能系统使用电池进行电能储存，使用寿命

短、损耗大

通过一些介质如熔融盐、水等材料

进行热储存，使用寿命长、损耗小

每年发电小时数（小时）1800~2200 储能：5000不储能：2000 上下与传统电厂合并不能能

输出电力特性不可改变可改变，调节

生产过程清洁度高污染清洁转化效率10~20% 15~30% 占地面积（m2/MW）25~30 35~40

适用范围适合小规模、分布式发电由于其与火力发电有着共性，同样适合集中式大规模发电

全球技术水平技术成熟应用技术已相对成熟全球产业化水平产业化程度很高产业化初步形成国内产业化水平产业化程度很高未形成产业化

优势技术和产业已相对成熟储热成本低且效率高，年发电小时数长，与其他发电可有效契合，是是最有条件逐步替代火电、担当基础电力负荷的新能源

劣势生产过程中存在污染，且稳定性不

高

对地理条件要求高

资料来源：中国产业信息网整理

根据聚光方式的不同，光热发电技术主要分为：塔式、槽式、碟式和线性菲涅尔。其共同点是利用不同技术加热工质，再驱动汽轮机发电，也可以在热能转成电能的环节上采用斯特林发动机。槽式和塔式光

热电站目前均已实现了大规模商业化运行，而碟式及线性菲涅尔式则分别处于系统示范阶段。其中目前应

用较为广泛的三种光热发电系统比较见下表。

三种光热发电系统比较

槽式碟式塔式发电规模（MW）30~150 1~50 30~400 运行温度（℃）320~400 750 230~1200 系统平均效率（%）15 25~30 20~35 商业化状态已商业化完成示范阶段已商业化

已建单机最大容量280MW 100KW 133MW 技术风险低高中等

能量储存可以电池可以，如熔盐多燃料设计可以可以可以

成本（$/W) 4.0~2.7 12.6~1.3 4.4~2.5 成本（$/W)不考虑热量的

存储

4.0~1.3 12.6~1.1 2.4~0.9

占地规模大小中等

应用可并网发电，中温段、高

温段加热

小容量分散发电、边远地

区独立系统供电

可并网发电，高温段加热

缺点使用油作为传热介质，限

制了运行温度，最高

400℃，只能产生中等品质

的蒸汽

可靠性需要加强，预计大

规模生产成本目标尚未达

到

性能、初期投资和商业化

运行程度不够

资料来源：中国产业信息网整理

1、槽式太阳能热发电

槽式太阳能集热系统如下图所示

在太阳能集热器上利用抛物线式反射板将太阳光聚焦到中心焦点线上。在对日跟踪系统的作用下，阳光会被连续地聚集在焦点线位置的集热管上。在集热管中流动的热流体将热量连续不断地输送到高压蒸汽发生器中，通过换热器进行热量交换，产生热蒸汽。若产生的蒸汽用于发电或供热，则热蒸汽做功或放热完成后经过压缩冷凝回流到热蒸汽发生器中，再次被加热成为闭环系统不断循环的热蒸汽；若生产的蒸汽是用于其它生产工艺并被消耗，则需补水。同时，通过热交换器后的热介质流体也将返回到集热场中再次被加热。为了在太阳能不足时仍能生产蒸汽，可在系统中放置储热罐，存储富余的能量，在太阳能不足时对系统进行补给，从而加大太阳能的利用效率。

2、碟式太阳能热发电