導读(dú)：温(wēn)度(dù)在(zài)350℃以(yǐ)下(xià)的(de)低温(wēn)余热(rè)普遍(biàn)存在(zài)于(yú)建材、冶金(jīn)、化(huà)工和(hé)輕(qīng)工等工業过(guò)程中(zhōng)，对其(qí)實(shí)現(xiàn)高(gāo)效回(huí)收(shōu)利用(yòng)具有重(zhòng)要(yào)意(yì)义。将低温(wēn)余热(rè)所(suǒ)具有的(de)热(rè)能轉(zhuǎn)換为(wèi)電(diàn)能，是(shì)提(tí)高(gāo)能源利用(yòng)效率和(hé)降低环境污染的(de)有效途徑。而(ér)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)(Solar PV)是(shì)近(jìn)些(xiē)年(nián)来(lái)发展(zhǎn)最(zuì)快(kuài)，也(yě)是(shì)最(zuì)具經(jīng)济潜力的(de)清(qīng)潔能源開(kāi)发領域。近(jìn)年(nián)来(lái)在(zài)各國(guó)政(zhèng)府的(de)扶持(chí)下(xià)，世界太陽能光(guāng)伏发電(diàn)産業得到(dào)了(le)快(kuài)速增长(cháng)。

　　那(nà)麼(me)低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)與(yǔ)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)哪種(zhǒng)方式更(gèng)有效率呢?

　　低温(wēn)余热(rè)資源及(jí)主(zhǔ)要(yào)发電(diàn)技術(shù)

　　随着生(shēng)産工藝的(de)改進(jìn)和(hé)节(jié)能技術(shù)、設備的(de)開(kāi)发，余热(rè)的(de)回(huí)收(shōu)利用(yòng)正(zhèng)在(zài)向(xiàng)回(huí)收(shōu)难度(dù)较大(dà)的(de)固體(tǐ)顯热(rè)和(hé)中(zhōng)低温(wēn)余热(rè)領域发展(zhǎn)。余热(rè)源主(zhǔ)要(yào)来(lái)自(zì)鋼(gāng)铁(tiě)工業、水(shuǐ)泥(ní)工業、化(huà)學(xué)工業、有色(sè)冶煉工業、玻璃工業以(yǐ)及(jí)柴油(yóu)发動(dòng)機(jī)、燃气輪機(jī)和(hé)焚烧炉等的(de)排煙余热(rè)等。除了(le)工業余热(rè)資源，太陽热(rè)能、地(dì)热(rè)能、生(shēng)物質(zhì)能、海(hǎi)洋(yáng)温(wēn)差能也(yě)是(shì)低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)的(de)潜在(zài)可(kě)利用(yòng)資源。

　　低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)技術(shù)主(zhǔ)要(yào)利用(yòng)热(rè)-功(電(diàn))轉(zhuǎn)化(huà)原理(lǐ)，主(zhǔ)要(yào)技術(shù)有

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

　　●斯特(tè)林(lín)循环、

　　●半導體(tǐ)热(rè)電(diàn)(thermoelectric)材料温(wēn)差发電(diàn)、

　　●氨-水(shuǐ)混合工質(zhì)Kalina循环及(jí)

　　●热(rè)聲((thermoacoustic)发電(diàn)等

　　其(qí)中(zhōng)，半導體(tǐ)热(rè)電(diàn)材料温(wēn)差发電(diàn)效率较低、造價高(gāo)昂，且(qiě)受材料性(xìng)能的(de)制約;理(lǐ)論上(shàng)Kalina循环具有较高(gāo)效率，但其(qí)構成(chéng)複雜，对系(xì)统密封(fēng)性(xìng)要(yào)求极(jí)高(gāo)，尚需經(jīng)實(shí)際工程應(yìng)用(yòng)結果(guǒ)的(de)檢验(yàn)。相比之(zhī)下(xià)，由(yóu)于(yú)空(kōng)分(fēn)等工藝的(de)需要(yào)，目前(qián)，國(guó)際上(shàng)对有機(jī)朗肯循环的(de)膨脹機(jī)研究较为(wèi)成(chéng)熟，可(kě)采用(yòng)向(xiàng)心(xīn)透平、螺杆式、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式及(jí)渦旋式膨脹機(jī)等多(duō)種(zhǒng)形式，輸出(chū)軸功率可(kě)小到(dào)1千(qiān)瓦，大(dà)至(zhì)數千(qiān)千(qiān)瓦。因(yīn)此(cǐ)，采用(yòng)有機(jī)朗肯循环技術(shù)回(huí)收(shōu)低温(wēn)余热(rè)是(shì)目前(qián)研究的(de)热(rè)點(diǎn)，也(yě)是(shì)未来(lái)低温(wēn)余热(rè)回(huí)收(shōu)利用(yòng)的(de)发展(zhǎn)趨勢。(文(wén)章(zhāng)推薦-國(guó)內(nèi)外(wài)有機(jī)朗肯循环(ORC)低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)系(xì)统概述)

　　太陽能光(guāng)伏发電(diàn)及(jí)其(qí)優缺點(diǎn)

　　太陽能光(guāng)伏发電(diàn)发電(diàn)过(guò)程簡單，没有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部(bù)件(jiàn)，不(bù)消耗燃料，不(bù)排放(fàng)包(bāo)括温(wēn)室(shì)气體(tǐ)在(zài)內(nèi)的(de)任何物質(zhì)，無噪聲、無污染;太陽能資源分(fēn)布(bù)广泛且(qiě)取(qǔ)之(zhī)不(bù)盡、用(yòng)之(zhī)不(bù)竭。因(yīn)此(cǐ)，與(yǔ)風(fēng)力发電(diàn)、生(shēng)物質(zhì)能发電(diàn)和(hé)核電(diàn)等新(xīn)型发電(diàn)技術(shù)相比，光(guāng)伏发電(diàn)是(shì)一(yī)種(zhǒng)最(zuì)具可(kě)持(chí)續发展(zhǎn)理(lǐ)想(xiǎng)特(tè)征(最(zuì)豐富的(de)資源和(hé)最(zuì)潔淨的(de)发電(diàn)过(guò)程)的(de)可(kě)再生(shēng)能源发電(diàn)技術(shù)。

　　當然，太陽能光(guāng)伏发電(diàn)也(yě)有它(tā)的(de)不(bù)足和(hé)缺點(diǎn)，包(bāo)括能量(liàng)密度(dù)低、占地(dì)面(miàn)積大(dà)、轉(zhuǎn)換效率低、間(jiān)歇性(xìng)工作(zuò)、受气候环境因(yīn)素影響大(dà)、地(dì)域依賴性(xìng)強(qiáng)、系(xì)统成(chéng)本(běn)以(yǐ)及(jí)晶體(tǐ)矽電(diàn)池的(de)制造过(guò)程高(gāo)污染、高(gāo)能耗等。

　　由(yóu)于(yú)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)的(de)效率较低，到(dào)目前(qián)为(wèi)止，光(guāng)伏发電(diàn)的(de)成(chéng)本(běn)仍然是(shì)其(qí)他(tā)常規发電(diàn)方式(如(rú)火(huǒ)力和(hé)水(shuǐ)力发電(diàn))的(de)几倍，这(zhè)是(shì)制約其(qí)广泛應(yìng)用(yòng)的(de)最(zuì)主(zhǔ)要(yào)因(yīn)素。

　　低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)與(yǔ)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)的(de)LCOE比较

　　國(guó)外(wài)學(xué)者(zhě)通(tòng)过(guò)对低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)與(yǔ)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)的(de)平準化(huà)度(dù)電(diàn)成(chéng)本(běn)(LCOE)進(jìn)行比较来(lái)判斷这(zhè)两(liǎng)項技術(shù)的(de)全(quán)壽命发電(diàn)成(chéng)本(běn)。

　　LCOE是(shì)一(yī)種(zhǒng)基于(yú)淨現(xiàn)值的(de)方法(fǎ)，用(yòng)于(yú)估算在(zài)其(qí)整个(gè)生(shēng)命周期(qī)內(nèi)建設和(hé)运營工廠(chǎng)的(de)總(zǒng)成(chéng)本(běn)。LCOE實(shí)際上(shàng)等于(yú)成(chéng)本(běn)的(de)淨現(xiàn)值與(yǔ)能量(liàng)産出(chū)的(de)經(jīng)济时(shí)間(jiān)價值 (economic time value)的(de)比值。

　　LCOE根(gēn)據(jù)以(yǐ)下(xià)表(biǎo)达(dá)式計(jì)算：

　　基于(yú)以(yǐ)上(shàng)公(gōng)式，利用(yòng)印(yìn)度(dù)的(de)余热(rè)发電(diàn)設備Climeon Heat Power進(jìn)行計(jì)算，这(zhè)个(gè)分(fēn)析的(de)結果(guǒ)總(zǒng)結在(zài)下(xià)表(biǎo)中(zhōng)：

　　这(zhè)个(gè)比较表(biǎo)明(míng)，余热(rè)发電(diàn)只(zhī)需要(yào)较小的(de)占地(dì)面(miàn)積，而(ér)且(qiě)單位(wèi)價格略低，所(suǒ)在(zài)相同(tóng)发電(diàn)單價的(de)情(qíng)況下(xià)，低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)産生(shēng)的(de)電(diàn)量(liàng)是(shì)太陽能光(guāng)伏的(de)五(wǔ)倍。與(yǔ)同(tóng)樣(yàng)容量(liàng)的(de)太陽能光(guāng)伏安(ān)裝(zhuāng)相比，余热(rè)发電(diàn)系(xì)统的(de)二(èr)氧化(huà)碳排放(fàng)量(liàng)也(yě)增加了(le)5倍。

　　通(tòng)过(guò)分(fēn)析可(kě)以(yǐ)发現(xiàn)，这(zhè)两(liǎng)種(zhǒng)技術(shù)之(zhī)間(jiān)有一(yī)个(gè)明(míng)顯的(de)區(qū)别：生(shēng)産的(de)電(diàn)力單元(yuán)的(de)數量(liàng)。同(tóng)樣(yàng)在(zài)1MW的(de)安(ān)裝(zhuāng)規模下(xià)，低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)系(xì)统的(de)年(nián)均发電(diàn)量(liàng)要(yào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大(dà)于(yú)太陽能光(guāng)伏設備的(de)发電(diàn)量(liàng)。

　　最(zuì)後(hòu)对太陽能光(guāng)伏電(diàn)站與(yǔ)低温(wēn)余热(rè)系(xì)统的(de)LCOE進(jìn)行对比可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)，这(zhè)两(liǎng)个(gè)系(xì)统的(de)LCOE是(shì)大(dà)致(zhì)相當的(de)。低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)系(xì)统的(de)初始(shǐ)投資總(zǒng)額要(yào)大(dà)于(yú)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)，但是(shì)在(zài)項目集成(chéng)和(hé)年(nián)度(dù)运營支出(chū)上(shàng)，要(yào)小于(yú)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)系(xì)统。可(kě)見(jiàn)低温(wēn)余热(rè)系(xì)统在(zài)經(jīng)济性(xìng)上(shàng)是(shì)高(gāo)于(yú)太陽能光(guāng)伏发電(diàn)的(de)。

　　雖(suī)然該結論是(shì)印(yìn)度(dù)學(xué)者(zhě)根(gēn)據(jù)印(yìn)度(dù)的(de)經(jīng)济狀況、技術(shù)成(chéng)本(běn)、設備等因(yīn)素進(jìn)行的(de)計(jì)算，而(ér)且(qiě)重(zhòng)點(diǎn)關(guān)注的(de)是(shì)低温(wēn)余热(rè)系(xì)统在(zài)水(shuǐ)泥(ní)行業中(zhōng)的(de)應(yìng)用(yòng)，與(yǔ)我(wǒ)國(guó)的(de)實(shí)際情(qíng)況可(kě)能会(huì)略有出(chū)入(rù)，得出(chū)的(de)比较結果(guǒ)也(yě)会(huì)有差别。但是(shì)可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)，低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)系(xì)统对普遍(biàn)存在(zài)于(yú)建材、冶金(jīn)、化(huà)工和(hé)輕(qīng)工等工業过(guò)程中(zhōng)的(de)低温(wēn)余热(rè)資源的(de)高(gāo)效回(huí)收(shōu)利用(yòng)具有重(zhòng)要(yào)意(yì)义，在(zài)經(jīng)济性(xìng)上(shàng)也(yě)具有一(yī)定的(de)優勢，值得我(wǒ)國(guó)政(zhèng)府和(hé)工業領域的(de)關(guān)注和(hé)推广。

　　資料来(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(xīn)能源比傳统能源成(chéng)本(běn)更(gèng)高(gāo)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(kě)再生(shēng)能源发電(diàn)技術(shù)的(de)進(jìn)步促使LCOE降至(zhì)新(xīn)低

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

　　[5]360°解(jiě)析度(dù)電(diàn)成(chéng)本(běn)，光(guāng)伏平價上(shàng)网(wǎng)有多(duō)遠(yuǎn)

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

　　[6]太陽能光(guāng)伏发電(diàn)的(de)優缺點(diǎn)

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

　　[7] 低品位(wèi)热(rè)能利用(yòng)技術(shù) 张(zhāng)军，孟祥睿，馬新(xīn)靈編 北(běi)京(jīng)：化(huà)學(xué)工業出(chū)版社 , 2012.02

　　[8] 低温(wēn)余热(rè)发電(diàn)有機(jī)朗肯循环技術(shù) 王華，王輝濤(tāo)著 北(běi)京(jīng)：科學(xué)出(chū)版社 , 2010.06