導(dǎo)讀：溫度在350℃以下的低溫余熱普遍存在于建材、冶金、化工和輕工等工業(yè)過(guò)程中，對(duì)其實(shí)現(xiàn)高效回收利用具有重要意義。將低溫余熱所具有的熱能轉(zhuǎn)換為電能，是提高能源利用效率和降低環(huán)境污染的有效途徑。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電(Solar PV)是近些年來(lái)發(fā)展最快，也是最具經(jīng)濟(jì)潛力的清潔能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。近年來(lái)在各國(guó)政府的扶持下，世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到了快速增長(zhǎng)。

　　那么低溫余熱發(fā)電與太陽(yáng)能光伏發(fā)電哪種方式更有效率呢?

　　低溫余熱資源及主要發(fā)電技術(shù)

　　隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和節(jié)能技術(shù)、設(shè)備的開(kāi)發(fā)，余熱的回收利用正在向回收難度較大的固體顯熱和中低溫余熱領(lǐng)域發(fā)展。余熱源主要來(lái)自鋼鐵工業(yè)、水泥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、有色冶煉工業(yè)、玻璃工業(yè)以及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和焚燒爐等的排煙余熱等。除了工業(yè)余熱資源，太陽(yáng)熱能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、海洋溫差能也是低溫余熱發(fā)電的潛在可利用資源。

　　低溫余熱發(fā)電技術(shù)主要利用熱-功(電)轉(zhuǎn)化原理，主要技術(shù)有

　　●有機(jī)朗肯循環(huán)(organic Rankine cycle,ORC)、

　　●斯特林循環(huán)、

　　●半導(dǎo)體熱電(thermoelectric)材料溫差發(fā)電、

　　●氨-水混合工質(zhì)Kalina循環(huán)及

　　●熱聲((thermoacoustic)發(fā)電等

　　其中，半導(dǎo)體熱電材料溫差發(fā)電效率較低、造價(jià)高昂，且受材料性能的制約;理論上Kalina循環(huán)具有較高效率，但其構(gòu)成復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)密封性要求極高，尚需經(jīng)實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)果的檢驗(yàn)。相比之下，由于空分等工藝的需要，目前，國(guó)際上對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)的膨脹機(jī)研究較為成熟，可采用向心透平、螺桿式、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式及渦旋式膨脹機(jī)等多種形式，輸出軸功率可小到1千瓦，大至數(shù)千千瓦。因此，采用有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)回收低溫余熱是目前研究的熱點(diǎn)，也是未來(lái)低溫余熱回收利用的發(fā)展趨勢(shì)。(文章推薦-國(guó)內(nèi)外有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)概述)

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其優(yōu)缺點(diǎn)

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)電過(guò)程簡(jiǎn)單，沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不消耗燃料，不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì)，無(wú)噪聲、無(wú)污染;太陽(yáng)能資源分布廣泛且取之不盡、用之不竭。因此，與風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電和核電等新型發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電是一種最具可持續(xù)發(fā)展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發(fā)電過(guò)程)的可再生能源發(fā)電技術(shù)。

　　當(dāng)然，太陽(yáng)能光伏發(fā)電也有它的不足和缺點(diǎn)，包括能量密度低、占地面積大、轉(zhuǎn)換效率低、間歇性工作、受氣候環(huán)境因素影響大、地域依賴(lài)性強(qiáng)、系統(tǒng)成本以及晶體硅電池的制造過(guò)程高污染、高能耗等。

　　由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電的效率較低，到目前為止，光伏發(fā)電的成本仍然是其他常規(guī)發(fā)電方式(如火力和水力發(fā)電)的幾倍，這是制約其廣泛應(yīng)用的最主要因素。

　　低溫余熱發(fā)電與太陽(yáng)能光伏發(fā)電的LCOE比較

　　國(guó)外學(xué)者通過(guò)對(duì)低溫余熱發(fā)電與太陽(yáng)能光伏發(fā)電的平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)進(jìn)行比較來(lái)判斷這兩項(xiàng)技術(shù)的全壽命發(fā)電成本。

　　LCOE是一種基于凈現(xiàn)值的方法，用于估算在其整個(gè)生命周期內(nèi)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)工廠的總成本。LCOE實(shí)際上等于成本的凈現(xiàn)值與能量產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)時(shí)間價(jià)值 (economic time value)的比值。

　　LCOE根據(jù)以下表達(dá)式計(jì)算：

　　基于以上公式，利用印度的余熱發(fā)電設(shè)備Climeon Heat Power進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)分析的結(jié)果總結(jié)在下表中：

　　這個(gè)比較表明，余熱發(fā)電只需要較小的占地面積，而且單位價(jià)格略低，所在相同發(fā)電單價(jià)的情況下，低溫余熱發(fā)電產(chǎn)生的電量是太陽(yáng)能光伏的五倍。與同樣容量的太陽(yáng)能光伏安裝相比，余熱發(fā)電系統(tǒng)的二氧化碳排放量也增加了5倍。

　　通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，這兩種技術(shù)之間有一個(gè)明顯的區(qū)別：生產(chǎn)的電力單元的數(shù)量。同樣在1MW的安裝規(guī)模下，低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的年均發(fā)電量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于太陽(yáng)能光伏設(shè)備的發(fā)電量。

　　最后對(duì)太陽(yáng)能光伏電站與低溫余熱系統(tǒng)的LCOE進(jìn)行對(duì)比可以看出，這兩個(gè)系統(tǒng)的LCOE是大致相當(dāng)?shù)摹５蜏赜酂岚l(fā)電系統(tǒng)的初始投資總額要大于太陽(yáng)能光伏發(fā)電，但是在項(xiàng)目集成和年度運(yùn)營(yíng)支出上，要小于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。可見(jiàn)低溫余熱系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)性上是高于太陽(yáng)能光伏發(fā)電的。

　　雖然該結(jié)論是印度學(xué)者根據(jù)印度的經(jīng)濟(jì)狀況、技術(shù)成本、設(shè)備等因素進(jìn)行的計(jì)算，而且重點(diǎn)關(guān)注的是低溫余熱系統(tǒng)在水泥行業(yè)中的應(yīng)用，與我國(guó)的實(shí)際情況可能會(huì)略有出入，得出的比較結(jié)果也會(huì)有差別。但是可以看出，低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)對(duì)普遍存在于建材、冶金、化工和輕工等工業(yè)過(guò)程中的低溫余熱資源的高效回收利用具有重要意義，在經(jīng)濟(jì)性上也具有一定的優(yōu)勢(shì)，值得我國(guó)政府和工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注和推廣。

　　資料來(lái)源：

　　[1] Heat Power is now more efficient than Solar in the Cement Industry

　　https://www.linkedin.com/pulse/heat-power-now-more-efficient-than-solar-cement-andreas-k%C3%A4llroos/

　　[2] Cheaper than Solar PV? Why low temperature Heat Power makes sense

　　https://www.linkedin.com/pulse/cheaper-than-solar-pv-why-low-temperature-heat-power-rakshith/

　　[3] 新能源比傳統(tǒng)能源成本更高嗎?

　　http://journal.ctbu.edu.cn/xblt/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=20130309&flag=1&journal_id=cqgsXblt&year_id=2013

　　[4]可再生能源發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步促使LCOE降至新低

　　http://www.escn.com.cn/news/show-420349.html

　　[5]360°解析度電成本，光伏平價(jià)上網(wǎng)有多遠(yuǎn)

　　http://www.wusuobuneng.com/archives/30500

　　[6]太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)

　　https://zhidao.baidu.com/question/268571944.html

　　[7] 低品位熱能利用技術(shù) 張軍，孟祥睿，馬新靈編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 , 2012.02

　　[8] 低溫余熱發(fā)電有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù) 王華，王輝濤著 北京：科學(xué)出版社 , 2010.06