本文想重點(diǎn)談?wù)?a href="http://kuainv.com.cn/news/search.php?kw=%B9%E2%B7%FC" target="_blank">光伏等新能源的一個弱點(diǎn),能量密度低的問題,還是以光伏為例,因?yàn)?a href="http://kuainv.com.cn/news/search.php?kw=%B9%E2%B7%FC%B7%A2%B5%E7" target="_blank">光伏發(fā)電的這個缺點(diǎn)最明顯。
能量密度,指單位能源介質(zhì)能夠釋放出的能量,這個單位可以是單位重量、單位體積,或者單位面積。例如,討論煤炭的時候,我們所說的熱值,就是單位重量所能夠釋放的能量,通常以“熱值”來表示。而對于石油或天然氣等流體,既可以用重量(每克多少千卡),也可以用單位體積的能量來表示,如對于天然氣通常以每立方米多少千卡熱量來表示。
傳統(tǒng)能源的能量密度是很高的,例如,一車廂煤炭能夠讓火車跑數(shù)千公里,能夠發(fā)出20萬度電,足夠滿足1萬個家庭一天的用電需求。汽車加滿一箱油,能夠跑七八百公里,這就是能量密度高的好處。能量密度高,還使得傳統(tǒng)能源便于儲存和運(yùn)輸,無論是煤倉還是儲罐,一個幾十畝的地方,就能夠儲存供幾十萬戶居民一個月的能源消費(fèi)所需的煤炭和石油。
光伏發(fā)電的能量密度低,不是光伏發(fā)電組件的問題,而是陽光照射到地上的能量密度就很低,由于接受光照是按照面積計算的,因而光伏發(fā)電的能量密度也以單位面積計算。晴天的中午,照射到地面上每平方米的陽光的總能量功率大約是1千瓦,如果光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率按照20%計算,那么,每平方米光伏組件的功率就是200瓦。如果按照現(xiàn)代城市家庭每戶5KW的用電功率計算,1萬戶的家庭用電,需要25萬平方米的光伏組件,如果考慮到每天光伏發(fā)電的小時數(shù),這個面積可能還要大上兩到三倍,也就是一到兩平方公里的光伏電站才能滿足1萬戶的家庭用電。
與石油煤炭相比,光伏的能量密度低似乎的確是一個缺點(diǎn)。但是,如果我們看看電力的用戶,就會發(fā)現(xiàn),除了大型工廠和設(shè)施以外,絕大多數(shù)的電力用戶其實(shí)需要的能量密度并不高。以居民為例,按照前面每戶5KW的功率計算,采用光伏發(fā)電大約需要25平米的光伏組件,占有約50平方米左右的屋頂面積,這是絕大多數(shù)居民的房屋都能夠滿足的。而大多數(shù)電子、機(jī)械、電子工廠,假如廠房的面積是5000平方米,屋頂?shù)墓夥M件將能夠提供800K的電力(考慮了維護(hù)通道),這樣的功率在大部分的情況下,能夠滿足該屋頂下的車間里的設(shè)備生產(chǎn)和人員辦公的用電。 而農(nóng)村和城鎮(zhèn),由于建筑高度不大,相對用電功率不大,光伏發(fā)電的能量密度更加不是問題。至于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、油田、礦山、野外基地、哨所等地方,光伏發(fā)電的能量密度簡直是由大自然(另一個名字叫上帝)為這些場合量身定做的。