導讀：溫度在350℃以下的低溫余熱普遍存在于建材、冶金、化工和輕工等工業過程中，對其實現高效回收利用具有重要意義。將低溫余熱所具有的熱能轉換為電能，是提高能源利用效率和降低環境污染的有效途徑。而太陽能光伏發電(Solar PV)是近些年來發展最快，也是最具經濟潛力的清潔能源開發領域。近年來在各國政府的扶持下，世界太陽能光伏發電產業得到了快速增長。

　　那么低溫余熱發電與太陽能光伏發電哪種方式更有效率呢?

　　低溫余熱資源及主要發電技術

　　隨著生產工藝的改進和節能技術、設備的開發，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域發展。余熱源主要來自鋼鐵工業、水泥工業、化學工業、有色冶煉工業、玻璃工業以及柴油發動機、燃氣輪機和焚燒爐等的排煙余熱等。除了工業余熱資源，太陽熱能、地熱能、生物質能、海洋溫差能也是低溫余熱發電的潛在可利用資源。

　　低溫余熱發電技術主要利用熱-功(電)轉化原理，主要技術有

　　●有機朗肯循環(organic Rankine cycle,ORC)、

　　●斯特林循環、

　　●半導體熱電(thermoelectric)材料溫差發電、

　　●氨-水混合工質Kalina循環及

　　●熱聲((thermoacoustic)發電等

　　其中，半導體熱電材料溫差發電效率較低、造價高昂，且受材料性能的制約;理論上Kalina循環具有較高效率，但其構成復雜，對系統密封性要求極高，尚需經實際工程應用結果的檢驗。相比之下，由于空分等工藝的需要，目前，國際上對有機朗肯循環的膨脹機研究較為成熟，可采用向心透平、螺桿式、滾動轉子式及渦旋式膨脹機等多種形式，輸出軸功率可小到1千瓦，大至數千千瓦。因此，采用有機朗肯循環技術回收低溫余熱是目前研究的熱點，也是未來低溫余熱回收利用的發展趨勢。(文章推薦-國內外有機朗肯循環(ORC)低溫余熱發電系統概述)

　　太陽能光伏發電及其優缺點

　　太陽能光伏發電發電過程簡單，沒有機械轉動部件，不消耗燃料，不排放包括溫室氣體在內的任何物質，無噪聲、無污染;太陽能資源分布廣泛且取之不盡、用之不竭。因此，與風力發電、生物質能發電和核電等新型發電技術相比，光伏發電是一種最具可持續發展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發電過程)的可再生能源發電技術。

　　當然，太陽能光伏發電也有它的不足和缺點，包括能量密度低、占地面積大、轉換效率低、間歇性工作、受氣候環境因素影響大、地域依賴性強、系統成本以及晶體硅電池的制造過程高污染、高能耗等。

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

　　低溫余熱發電與太陽能光伏發電的LCOE比較

　　國外學者通過對低溫余熱發電與太陽能光伏發電的平準化度電成本(LCOE)進行比較來判斷這兩項技術的全壽命發電成本。

　　LCOE是一種基于凈現值的方法，用于估算在其整個生命周期內建設和運營工廠的總成本。LCOE實際上等于成本的凈現值與能量產出的經濟時間價值 (economic time value)的比值。

　　LCOE根據以下表達式計算：

　　基于以上公式，利用印度的余熱發電設備Climeon Heat Power進行計算，這個分析的結果總結在下表中：

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

　　通過分析可以發現，這兩種技術之間有一個明顯的區別：生產的電力單元的數量。同樣在1MW的安裝規模下，低溫余熱發電系統的年均發電量要遠遠大于太陽能光伏設備的發電量。

　　最后對太陽能光伏電站與低溫余熱系統的LCOE進行對比可以看出，這兩個系統的LCOE是大致相當的。低溫余熱發電系統的初始投資總額要大于太陽能光伏發電，但是在項目集成和年度運營支出上，要小于太陽能光伏發電系統。可見低溫余熱系統在經濟性上是高于太陽能光伏發電的。

　　雖然該結論是印度學者根據印度的經濟狀況、技術成本、設備等因素進行的計算，而且重點關注的是低溫余熱系統在水泥行業中的應用，與我國的實際情況可能會略有出入，得出的比較結果也會有差別。但是可以看出，低溫余熱發電系統對普遍存在于建材、冶金、化工和輕工等工業過程中的低溫余熱資源的高效回收利用具有重要意義，在經濟性上也具有一定的優勢，值得我國政府和工業領域的關注和推廣。

　　資料來源：

　　[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]可再生能源發電技術的進步促使LCOE降至新低

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

　　[5]360°解析度電成本，光伏平價上網有多遠

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

　　[6]太陽能光伏發電的優缺點

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

　　[7] 低品位熱能利用技術 張軍，孟祥睿，馬新靈編 北京：化學工業出版社 , 2012.02

　　[8] 低溫余熱發電有機朗肯循環技術 王華，王輝濤著 北京：科學出版社 , 2010.06