让太阳能发电系统自带备用电源

# 将太阳能发电系统变成自己的备用电源 来源：https://arstechnica.com/science/2026/10/turning-a-solar-power-system-into-its-backup/ 工厂设计使其既可利用储存的太阳能热量运行，也可通过燃烧燃料运行。 该公司计划采用模块化设计，通过增加更多模块来扩大容量。图片来源：247Solar (https://247solar.com/) 太阳能聚光发电并不直接将光子转化为电力，而是利用镜子将阳光转化为热能，再用热能驱动传统的发电涡轮机。大约在十年前，太阳能聚光发电一度被认为前景光明，因为储热技术的进步使其能够实现全天候发电。 但事与愿违。虽然太阳能聚光发电的成本已经降到足以与核电竞争，但光伏电池的价格却急剧下降，使太阳能电池板成为大多数地区最廉价的电力来源。目前，如果你有一个好的太阳能发电场地，光伏电池板的经济性几乎无法被超越。 这就迫使我们不得不建设其他类型的设施——通常是电池储能和天然气发电设施——来应对夜间用电需求或天气导致的供电缺口。但有一家小型公司承诺，它可以帮助避免建设独立备用设施的需求。它设计的太阳能聚光系统，让化石燃料备用系统与太阳能部分共享大部分发电硬件。 ## 回归未来？ 太阳能聚光发电，也称为太阳能热发电，原理相当简单。大部分场地覆盖着定日镜——一种集成了镜子和电机驱动跟踪系统的装置，能够在太阳移动时始终将光线聚焦到一个点上。聚焦点位于一座塔上，阳光在那里加热工作流体。高温流体随后可以用来驱动传统的蒸汽涡轮机，或者将热量储存起来，在夜间发电。 然而，存在许多潜在的变体：不同的工作流体和储热方法、可以省去塔的槽式镜面系统等等。所有这些变体都是为了减少太阳能热发电固有的一些问题：大量运动部件、可能具有腐蚀性的流体等。这些问题以及缺乏标准化，使得这类电站的成本始终未能跟上光伏电池板的降价步伐。 由于没有任何激励促使夜间发电，太阳能聚光发电根本无法与之竞争。新建电站的建设基本上已经停止，许多信息来源也不再追踪其经济性了。 所以，当听说印度与一家名为247Solar (https://247solar.com/) 的美国初创公司签约建造并运营一座小型太阳能聚光电站时，多少有些出人意料。虽然这座电站规模非常小（1兆瓦），并且会混合使用光伏发电，但这家公司有一个独特的卖点：处理太阳能热输出的同一套硬件，在可再生能源发电出现大幅缺口时，可以直接改用化石燃料运行。 "我们的系统就是自己的备用电源，" 247Solar的Mark von Keszycki说。"在太阳能资源匮乏的时段——无论是持续时间长的阴天还是恶劣天气，无论什么情况——它们都可以燃烧多种燃料。" 要理解这如何实现，最好先退一步，了解整个正在建设的系统，其中包括247Solar团队希望如何避免其他太阳能热发电系统所面临的一些问题，以及如何在其系统的应用方式上提供极大的灵活性。 ## 热空气 与其他太阳能聚光系统一样，247Solar也将使用定日镜场。但接收器——即定日镜聚焦阳光的硬件——与众不同，因为它使用的是常压空气。（这是由一家德国公司开发的硬件的升级版本。）空气从该硬件中排出时温度约为970°C。这些空气可以直接用于工业过程供热，或者送入发电硬件。但在大多数情况下，它将被导向储热系统。 247Solar没有使用熔盐和处理潜在的相变问题，而是加热大约高尔夫球大小的陶瓷颗粒。根据储热配置的具体情况，von Keszycki表示，储热中的热量可以在日落后维持发电9到20小时。如果白天部分热量用于发电，时间显然会缩短，但247Solar计划将其系统与光伏发电设施配套，用于白天发电。 无论热空气来自哪里，它都会被送入换热器。这个换热器被设计为传统涡轮机中燃烧室的即插即用替代品，用于加热压缩空气以驱动发电。"换热器完成的是燃烧室原来的工作，" 247Solar的Bruce Anderson告诉Ars。"它在涡轮机组件中所处的位置与燃烧室相同：在压缩级之后、膨胀级之前。" 首个安装项目将配备两台200千瓦的发电机；除了换热器之外，其他所有部件都是标准的现成产品。 这就是系统灵活性的体现所在：它并不在乎换热器中的空气是如何被加热的。因此，可以燃烧各种各样的燃料来提供等量的热量。von Keszycki表示，为系统增加燃烧化石燃料的能力只需增加不到10%的总成本。 从换热器排出的空气仍然相当热，大约在250°C左右，von Keszycki将其称为"一种独立的可利用资源"，可以导向各种应用，包括工业过程和吸收式制冷。同样，如果需要中等温度的空气，还可以将其与直接来自储热介质的部分热空气混合，但代价是发电量会减少。 ## 扩大规模 首个安装项目规模较小，配备两台200千瓦的发电机，因此主要用于验证系统的工程可行性——Anderson表示最大的担忧是"未知的未知因素"。但该系统采用模块化设计，公司已经在研究一座3兆瓦设施的工程方案，该设施将组合多个单元，共享一座装有多个接收器和储热装置的塔。 这次安装还将帮助公司了解系统在财务上的实际表现。在典型的电网中，几乎没有激励措施来鼓励全天候提供可再生能源。而确保有足够发电量来为太阳能电站提供备用的费用，通常由其他方承担。无需建设专用设施就能提供化石燃料备用发电的能力，肯定能为*某些人*节省费用，但市场机制并不总是设置得让人能轻易获得这些节省。 所以，247Solar瞄准其他市场并不令人意外。它对偏远采矿场特别感兴趣——这些地方通常需要运入柴油，费用往往不菲。247Solar系统将避免这笔费用，同时有可能提供可用于某些矿石加工的过程热量。而且，为采矿作业提供无排放的电力，对于需要核算供应链碳排放的公司来说非常合适。 不过，只要价格和激励机制到位，这类设施如果确实能避免建设那些仅在夜间极短时间内运行的专用化石燃料电厂，或许在电网中仍有一席之地。 --- **John Timmer** (https://arstechnica.com/author/john-timmer/) 的照片 John是Ars Technica的科学编辑。他在哥伦比亚大学获得生物化学文学学士学位，在加州大学伯克利分校获得分子与细胞生物学博士学位。当他离开键盘时，他往往会去寻找一辆自行车，或者一个风景优美的地方与他的登山靴亲近自然。 25条评论 (https://arstechnica.com/science/2026/10/turning-a-solar-power-system-into-its-backup/#comments) 1. 最热文章第一篇推荐图：SpaceX不再需要NASA，这对美国航天局来说是个问题 (https://arstechnica.com/space/2026/10/spacex-no-longer-needs-nasa-and-thats-a-problem-for-americas-space-agency/)