「太陽能發(fā)電」與「地熱能發(fā)電」的區(qū)別【史上最全版】

三泰書齋 2016-03-18

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一

太陽能發(fā)電簡述

太陽能發(fā)電是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。目前從民用的角度，在國外技術研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是'光伏--建筑（照明）一體化'技術，而國內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

分類

發(fā)展

歐盟在太陽能發(fā)電方面居于領先地位，但美國和中國的發(fā)展勢頭迅猛?，F(xiàn)在美國、日本等發(fā)達國家都已制定了相應法律，保證進行太陽能發(fā)電的家庭利益，鼓勵家庭進行太陽能發(fā)電。另外，世界目前已有近200家公司生產(chǎn)太陽能電池，但生產(chǎn)設備廠主要在日企之手。

二

地熱能發(fā)電簡述

地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程或稱為地熱發(fā)電。迄今運行的地熱電站有 5處共 27.78MW，中國尚有大量高低溫地熱，尤其是西部地熱亟待開發(fā)地熱發(fā)電信息。

分類

發(fā)展

在各種可再生能源的應用中，地熱能顯得較為低調(diào)，人們更多地關注來自太空的太陽能量。相對于太陽能和風能的不穩(wěn)定性，地熱能是較為可靠的可再生能源。

據(jù) 2005年世界地熱大會的統(tǒng)計, 世界上有24個國家建設了地熱發(fā)電站。美國地熱發(fā)電能力已經(jīng)超過了 2800MW, 居世界首位; 菲律賓、墨西哥緊隨其后；印度尼西亞后來居上已經(jīng)排在第四位；其次是意大利、日本、新西蘭,我國排名第 15位。

三

太陽能發(fā)電與地熱能發(fā)電對比分析

優(yōu)點與缺點對比

類別	優(yōu)點	缺點
太陽能發(fā)電	1.能源充足，每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億t標煤，且太陽能無處不在，不受地域限制	1.分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低
	2.不需要消耗燃料，對環(huán)境和生態(tài)都無任何害處	2.不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的。
	3結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，適合無人值守	3、效率低和成本高：目前有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經(jīng)濟性還不能與常規(guī)能源相競爭。
地熱發(fā)電	1.不需燃料，發(fā)電成本上多數(shù)情況下都比水電、火電、核電要低	1.設備容易腐蝕：地下熱水往往含有大量的腐蝕性氣體，它們是導致腐蝕的主要因素，這些氣體進入汽輪機、附屬設備和管道，使其受到強烈的腐蝕。
	2.設備的利用時間長，建廠投資一般都低于水電站，且不受降雨拉季節(jié)變化的影響，發(fā)電穩(wěn)定	2.容易產(chǎn)生結(jié)垢：地下熱水中含有結(jié)垢的成分，如硅、鈣、鎂、鐵等，以及對結(jié)垢有影響的氣體，如二氧化碳、氧和硫化氫等，產(chǎn)生的結(jié)垢經(jīng)常以碳酸鈣、二氧化硅等化合物出現(xiàn)。
	3.減少環(huán)境響污染	3.地熱水回灌問題：地熱回灌是把經(jīng)過利用的地熱流體或其他水源，通過地熱回灌井重新注回熱儲層段的方法。回灌技術要求復雜，且成本高，至今未能大范圍推廣使用。

干熱巖發(fā)電和光伏發(fā)電對比

2.1

干熱巖發(fā)電

2.1.1原理

干熱巖是指一種沒有水或蒸汽的熱巖體，主要是各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類巖體。干熱巖埋藏于距地下 2000～6000m 的深處，溫度為 150～650℃。

干熱巖發(fā)電工作原理如圖所示：

首先鉆一口注入井，并進行壓裂，形成裂縫破碎帶，再鉆一口橫穿該裂縫破碎帶的生產(chǎn)井，然后將高壓水從加壓井向下泵入，橫穿蓄水池，水流過熱巖中的人工裂隙而過熱（水、汽溫度可達 150～200℃），并從生產(chǎn)井泵上來。發(fā)電后的冷卻水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統(tǒng)進行循環(huán)利用。

2.1.2干熱巖發(fā)電系統(tǒng)及成本分析

基于10MW的干熱巖發(fā)電系統(tǒng)(EGS)進行其經(jīng)濟可行性評估：

由此，在電廠設計的使用壽命中，將在電廠運行 8年后收回成本并開始小幅盈利，20年累計發(fā)電 1．4×109kwh，可產(chǎn)生投資凈收益為 29883萬元，收益率約為 5．0％；如果干熱巖的商業(yè)開發(fā)可以得到國家政策的扶持，將其上網(wǎng)電價調(diào)整到太陽能光伏發(fā)電的 1元／kWh，則地熱電廠將在運行 4年后收回成本，并最終盈利 92883萬元，年收益率達到 9．5％，則已超過行業(yè)預期年收益的8％。

2.1.3目前需要解決的問題

目前主要有三個重大技術難題阻礙地熱發(fā)電的發(fā)展，即地熱田的回灌、腐蝕和結(jié)垢。

2.2

光伏發(fā)電

2.2.1原理

太陽能光伏發(fā)電是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統(tǒng)輸入電壓的要求。通過充放電控制器對蓄電池進行充電，將光能轉(zhuǎn)換成的電能貯存起來，以便夜晚和陰雨天使用；或者通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電后與電網(wǎng)相連，向電網(wǎng)供電。

2.2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)及成本分析

目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為兩類：離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)與光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成：主要由，太陽能組件(太陽能板)、太陽能支架、直流配電箱(大系統(tǒng)用)、光伏控制器、離網(wǎng)逆變器、儲能蓄電池、交流配電箱等輔材幾部分構(gòu)成。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成：主要由，太陽能組件(太陽能板)、太陽能支架、直流配電箱(大系統(tǒng)用)、并網(wǎng)逆變器、交流配電箱等輔材幾部分構(gòu)成。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的每 W 投資成本：光伏組件4.5元+光伏支架2.5元+光伏并網(wǎng)逆變器3元+其他輔材(4.5+2.5+3)×5%=0.5元，得出總成本至少在10.5元/W，這里還未將安裝費計算在內(nèi)。我國平均每 kW 的光伏發(fā)電每天的發(fā)電量大概在3kWh左右，即每天每 kW 發(fā)3度電應該沒問題。系統(tǒng)的壽命現(xiàn)在理論值為20年以上，我們暫且按20年計算，則每 kW 的壽命期發(fā)電總量為3×365×20×0.8(修正因子)=17520kWh，而每kW 的投資為10.5×1000=10500元。由此可得，自己發(fā)一度電的成本為10500/17520=0.599元略高于使用國家電網(wǎng)的電，但是如果把國家的補貼計算進去(現(xiàn)在是每度電補貼0.42元)，則自己用一度電的成本是0.599-0.42=0.179元。

2.2.3目前需要解決的問題

①、投資成本問題。國內(nèi)太陽能電池板的原材料硅的漲價非?？?，而太陽能電池板又是整個工程中耗費最大的部分，因此，要解決成本高的根本途徑在于降低原材料的成本。

②、對電網(wǎng)的沖擊。由于太陽能光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定差，調(diào)節(jié)能力差的能源，發(fā)電量受天氣及地域的影響較大，并網(wǎng)發(fā)電后會對電網(wǎng)安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟運行以及電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成一定影響。

③、缺乏政策的支持。在國外，政府將給予太陽能光伏發(fā)電的用戶一定的優(yōu)惠政策及補貼。在國內(nèi)，由于太陽能光伏發(fā)電剛剛興起，政府在這方面給予的支持力度相對不夠。

四

結(jié)語

如果將光伏發(fā)電和干熱巖發(fā)電更加細分到每度電的成本進行對比，則根據(jù)以上信息可以計算得出每度電的成本為：

干熱巖發(fā)電成本：0.286元（粗略計算）

光伏發(fā)電成本：0.599元，加上國家補貼的話，是0.179元

由此可見，無論是哪種發(fā)電方式都遠遠優(yōu)于目前的常規(guī)發(fā)電。

太陽能和地熱能發(fā)電都屬于清潔能源，且將成為未來我們發(fā)電的主要趨勢。兩者不僅可以單獨發(fā)電，目前還有研究人員提出太陽能和地熱能聯(lián)合發(fā)電。這個也值得我們參考學習。

地熱太陽能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)如下圖所示

主要分為4個子系統(tǒng)：地熱流系統(tǒng)、有機工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)以及冷卻水系統(tǒng)。地熱水從生產(chǎn)井中流出進人蒸發(fā)器，通過預熱器再進行回灌或者再進行熱利用。這種方式只較之于單純的兩種發(fā)電方式更為理想的發(fā)電方式。但是這只是提出的一種研究，并未真正實踐過。

作者補充：本報告是根據(jù)多方資料匯總而成，因為目前我國的光伏發(fā)電和干熱巖發(fā)電都還處于最初研究階段，并未真正大規(guī)模開發(fā)使用，所以很多研究資料都是根據(jù)個人或小團體研究而成，其中對于太陽能和地熱能發(fā)電的分類、整個系統(tǒng)構(gòu)成及成本計算方面，不同的人的結(jié)論也都不一樣，本文只是選取了其中比較規(guī)范的部分匯總而成。