[摘 要]文章在太阳能发展迅速的时代背景下，介绍太阳能关键技术，并对太阳能发电的技术特点与应用进行分析与探讨，为我国太阳能产业创新提供帮助。

[关键词]太阳能;光热技术;技术特点;应用进展

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2019.34.088

随着能源结构不断变化，纯净能源得到广泛关注，而太阳能不仅环保无污染不产生二次废弃物，还拥有取之不尽，用之不竭的优点，因此太阳能发电技术成为可再生能源技术中重要成员之一。根据现阶段技术分析，太阳能发电技术主要分为光热发电以及光伏发电两种类型，文章将结合这两种发电类型进行技术分析与产业展望。

1 太阳能光热发电原理

光热发电的运行机理是利用聚光器将光聚集在一起，进而在瞬间产生高能。期间由于瞬间产生的能量使汽轮机中的涡轮发生转动，使电磁线圈产生电。换句话说，太阳能发电与火力发电在本质上没有区别。因此，只要光源足够稳定，电力就可以源源不断地提供给用户。此外，由于近几年电力企业发展迅速，储热技术取得突破，促使太阳能发电完全可以满足夜间供电。而光伏发电装置的发电机理完全不同，主要通过太阳能电池板将来源不同的光能直接转换成电能，并利用其中的蓄电技术保证电力持续供应[1]。

2 光热发电技术类型、特点与应用范围

按光热太阳能发电机理，其采集方式可分为槽式发电装置、塔式发电装置以及蝶式发电装置。

（1）槽式光热发电系统。槽式光热发电系统主要由大量金属抛物线面、大小不等的集热管以及一套用来发电的涡压汽轮机组成，其中聚光抛物线金属已经由特殊的表面特殊工艺处理过，可以保障光有效聚集在集热管上，并可以使集热管内的集热油温度保持在400℃左右，进而利用高温产生密集水蒸汽推动汽轮机转动产生电力。此外，为了电力可以持续输出，槽式光热发电系统中还装有熔融盐为介质的集热管，可以将多余的热量创建存储起来，以便太阳能不足的时候提供能量。

（2）塔式光热发电系统。塔式光热发电系统主要由两部分构成，即双轴平面镜和中央集热塔。双轴平面镜将采集来的光传递给中间的集热塔上。在集热塔的上方有一个光束接收装置，可以将光能转化为高温，并利用热能使装置中的水汽化，产生大量水蒸汽推动涡轮机转动产生电力。

（3）蝶式光热发电系统。蝶式光热发电系统在发电原理上与槽式光热发电系统并没有区别，主要由蝶式反射镜、接收器和发电系统组成。其中蝶式反射器与槽式金属抛物面的功能一致，将外界的太阳能汇聚在一点上，达到能量聚集的目的。而接收器的作用是单纯地将汇聚来的太阳能转化为能量，供给发电机使用。接收器可以在源源不断的太阳能供给下达到750℃左右。此外，蝶式光热系统的发射器经过特殊工艺处理，可以使接受阳光的部分随着太阳的转动而转动，从而从太阳高度的问题上解决阳光利用率不足的问题，进而提高光热转换效率。

虽然三种光热发电装置从发电原理上并无区别，但是成本投资以及各种社会需求各有不同。槽式光热发电装置结构比较简单、技术开发难度低，但是在发电量上有所不足。而蝶式光热发电系统的热值比较高，热能存储能力较强，适用于偏远山区，供电能力不足的地方。但是此光热发电装置的技术要求比较高，不适合与并网光伏发电的配合使用。而对于塔式光热发电系统则更注重平坦地区使用，主要原因在于它的光能接受装置在采集光源时有所限制[2]。

3 光伏发电原理以及发电技术说明

（1）光伏发电的技术组成说明。不同于光热发电技术，光伏发电技术仅仅依靠太阳能电池板，将太阳能直接转化为电能。发电装置结构主要由太阳能电池板、控制器、逆变器组成。这些器材多属于电子装置，具有使用年限高、稳定性较强的技术特点。此外，光伏发电装置的安装与维修比较简单，没有光热发电装置庞大的技术设备。因此可以广泛应用到需要用电的地方。

太阳能电池板内部结构分为光伏电池组件与普通蓄电池，而普通蓄电池的作用是将太阳能转化为化学能并储存在电池中，以便于电力持续、稳定供给。从技术条件上讲，太阳能电池组件转化来的电能具有极高的不稳定性，无法满足正常电力配送需求，因此，在太阳能电池板中装有蓄电池非常有必要。同时，蓄电池的大小也需要满足合适的大小规格，不仅可以有效使用投资资本，也可以有效满足电力正常供应。太阳能电池组件是由大量的电池电片串联而成，热后使用透光性比较好的材料密闭起来，在保证电池板安全的同时也要保证太阳能电池板的透光性，以便于最大化利用太阳能资源。

（2）光伏发电的不同系统分类。光伏发电按照不同的系统可以分为离网光伏发电系统、并网光伏发电系统以及分布式光伏发电系统。离网发电装置也称为独立式光伏发电系统，主要用在电力供应不足的区域，缓解偏远地区造成的用电不便。并网光发电系统可活动性较强，建设成本较少，是目前为止各国较为推崇的光伏发电装置，主要集中利用大面积集中发电现场。分布式光伏发电装置也称为分散式发电装置，可以同时满足实时用电以及存电配电，是一种综合能力比较强的发电、配电装置。

4 光热发电以及光伏发电的发展展望

（1）光热发电技术展望。太阳能光热发电技术英文简称CSP技术，在今后的发展研究中，必然向参数高、容量大的特点前进[3]。原因在于太阳能不能夜间给予供应，此外，随着人们的生活水平得以提高，人们的用电需求也随之加大。根据研究表明，热量转化点与保温温度上限成为主要研究与发展方向。为了太阳能发电可以提供更大规模，更稳定的电力供应，必须降低单位技术成本以及安装投资成本，使之可以实现与国力发电同样的GM级发电水准。要想完全代替火力发电，仅有发电量是不够的，还需要提供稳定的电力持续供应，而电力持续供应与光热发电装置的热能存储有密切联系。目前为止，比较有效的热能存储介质有熔融盐、导热油和蒸汽。但是通过物理热熔计算以及现场应用分析表明熔融盐的热量存储最好，所以大量科学家在熔融盐的问题上探究最为广泛。最近，西班牙与意大利先后利用新型热能传导材料，将热量存储量达到可以持续发电7.5小时的程度，是目前为止较为成功的太阳能技术突破实例。而随着时间的发展，太阳能采集装置与蓄热技术取得重大突破，即使面对天气变化也可以保证电力正常持續供应。

（2）光伏发电技术展望。近几年，光伏产业发展迅速，首先从2007年开始，我国的太阳能电池板为全球第一大生产供应国。目前为止，太阳能电池板的生产厂家已经有百家，并随着时间的推移，这一数量还在稳步上升中，逐渐完善整个生产太阳能电池组生产供应链，使各个组件的生产成本有所下降。此外，单晶硅的生产研发有所突破，其光电转换率不断提高，使大型太阳能发电基地的投资资本不断下降。到2017年时，光伏太阳能投资资本已经下降每千瓦6500元左右的程度，并随着时间的推移，这个数值还在不断下降。

5 总结

文章主要对太阳能的各种发电技术进行分析，并总结了两种不同的太阳能发展方向的展望。太阳能是所有新能源中来源稳定，使用周期长的能源，具有极高的市场应用价值。伴随着可燃性化石能源的逐渐消耗与环境污染问题的加剧，太阳能还有更高使用空间。因此，太阳能板光电转换研发和光热集聚创新具有重要意义，以此促进太阳能生产技术不断发展与不断成熟。

参考文献：

[1]彭兴波.浅析国内太阳能光热发电项目发展前景及存在的问题[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2018（6）：181-182.

[2]吴子成，施涛.太阳能光热发电的技术特点与应用研究[J].机电信息，2016（3）：61，63.

[3]李文通.太阳能光热发电类型分析与发展趋势展望[J].科技创新与应用，2014（35）：80.

[作者简介]王长青（1985—），男，汉族，河北衡水人，中国能源建设集团天津电力建设有限公司。