聚光太阳能发电是一种比电池储能更便宜的解决方案

太阳能热能，又称聚光太阳能发电 (CSP)，是一种可再生能源，利用各种聚焦镜收集的太阳热量。聚光太阳光产生的能量加热接收器中的高温流体，然后进入热交换器，最终驱动蒸汽或燃气涡轮机发电。

CSP 是 21 世纪初非常有前途的可再生能源，但近年来市场却未能真正起飞，尽管世界各地(尤其是中国)正在建设数座发电厂 ，但价格尚未下降到足以使其具有经济可行性的程度。在恶劣的、通常是沙漠的条件下建造和维护聚光太阳能集热场的成本往往高于其他形式的可再生能源，如太阳能光伏 (PV) 能源和风能。

廉价储存能源

“太阳能光伏的竞争已经夺走了更为复杂的太阳能热能技术的市场份额，因为太阳能电池板的价格在过去 15 年中大幅下降，而且安装非常方便，即插即用。然而，太阳能热能比太阳能光伏具有一个重要的优势：廉价的能源储存，”IEC TC 117 主席 Eckhard Lüpfert 解释道，IEC TC 117 是制定太阳能热电厂标准的IEC 委员会 。

典型的热存储系统由装有热熔盐的绝缘存储容器、泵和热交换器组成。据 Lüpfert 介绍，热存储的价格比锂离子电池便宜得多，而锂离子电池是目前最常用的储能形式之一。“电池的性能正在提高，但热存储具有重要的优势，而且价格仍然便宜约一百倍，”他表示。

Science Direct上发表的一篇文章 强调，“在太阳能资源丰富的地区，CSP 可以发挥关键作用，因此，通过改进与 CSP 集成的储能系统，人们正在取得重大进展，以提高其竞争力”。该论文强调了 CSP 热能储存在稳定电网方面的潜力，即“能够在高需求时段(高价时段、早上和晚上)发电，并在电力需求低但可再生能源过剩时(低价时段、中午)有效地储存能源”。其想法是将 CSP 与其他可再生能源(如太阳能光伏)相结合，并提供电网规模的储能。

CSP 用于工业过程供热

CSP 的另一个卖点是它可用于依赖大量能源进行加热过程的行业，通常称为工业过程热。这包括石油精炼、化工生产、钢铁、水泥以及食品和饮料行业。

例如，为了制造水泥，需要将石灰石和粘土等原材料研磨成细粉，然后在水泥窑中加热到 1450°C 的温度。加热过程依赖于化石燃料的能量，而化石燃料是巨大的碳排放源。各方都在施加压力，要求水泥脱碳。虽然一些研究专注于需要较少加热的材料，但 CSP 中用于传热流体的集中阳光可用于提供所需的高温。

标准绝对必要

IEC TC 117 于 2017 年发布了首批标准，并在过去几年中为行业制定了关键基准，这些基准对于稳定组件和设备的质量以及降低各种 CSP 技术的成本至关重要，从而提高其竞争力。标准还确保了全球使用的 CSP 系统的安全性和可靠性。“CSP 工厂不仅仅是一个电气设备，它几乎是一个化学加工厂。它处理的是危险材料，例如在极高温度下加热的有机流体。因此，确保工人和工厂周围环境的安全至关重要，也是我们标准的重点之一，”Lüpfert 描述道。

展望未来，另一个需要制定标准的领域恰恰与 CSP 在工业工艺热等利基应用领域的使用有关。Lüpfert 表示：“我们可以将 STE 工厂的经验和成就应用于工艺热工业应用。我们需要扩大 TC 117 标准的应用范围。这通常意味着要缩小我们在性能和可靠性方面已经取得的成就。”

未来几年的主要挑战之一将是吸引合适的专家参与标准化工作。“我们有很多科学家和研究人员，但我们需要更多实地参与的人员和来自行业的专家，”Lüpfert 表示。

但也有希望。“自新冠疫情以来，我们改变了工作方式，在线会议是一种福音。多亏了在线工具，我们开始吸引更适合我们所需工作的人才，尤其是来自工业部门的人才。我们还使用 SolarPACES等论坛，这是一个技术协作平台，让我们能够在标准化正式约束之前讨论与 CSP 相关的紧迫问题，”他说。

随着实现零碳排放目标的竞赛不断加速，在 IEC 国际标准的帮助下，聚光太阳能发电技术可以在确保我们实现目标方面发挥重要作用。