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飞越美国西南部 ， 远处莫哈韦沙漠的荒原上闪耀着耀眼的光芒 。 三个发光的点盘旋在地平线上 ， 每个点都被一个闪闪发光的领域所包围 。 这些是伊万帕发电站的塔和镜子（定日镜） ， 地球上最大的聚光太阳能发电厂之一 。 这种让太阳能在夜间持续发电的技术是什么 ， 它是如何工作的？
▲伊万帕太阳能发电站
传统的光伏 (PV) 太阳能电池吸收阳光并排出电能 。 太阳发出的光粒子（光子）穿过太空 ， 穿过地球大气层 ， 然后撞击太阳能电池板 。 一些光子被面板反射掉并丢失 。 它们中的大部分被面板的原子吸收 ， 然后释放电子 。 太阳能电池的电气设计收集这些电子并将它们作为电流导出 。 进一步的电气设备将这种低压直流电 (DC) 转换为高压交流电 (AC) 以通过输电线路传输 。
聚光太阳能热 (CST) 发电厂不直接将太阳能光子交换为电子 。 他们收集光子并用它们加热水 ， 从而带动蒸汽轮机运转 ， 进而带动发电机运转 。 这与核裂变和化石燃料发电厂发电的方式相同——区别在于铀、煤或天然气被太阳光线的热量所取代 。
▲将夜晚照得无比明亮的定日镜
太阳能集中器的基本设计很简单 ， 将一系列定日镜建在地面上 ， 定日镜是一个能够跟踪太阳的旋转支架上的镜子的术语 。 这些阵列占地数百英亩 ， 大致可与类似容量的大型传统太阳能发电厂相媲美 。 每面镜子都会不断调整 ， 使其指向的方向将太阳和巨大的电力塔之间的角度一分为二 。
接近中央塔楼 ， 数千面镜子汇聚的太阳光变得无比明亮 ， 从数英里外都可以看到 ， 这种强度的太阳光最终推动了发电 。 塔的顶部是一个带有白色的“透明盒子” ， 吸收镜子汇聚的太阳光 。
▲照亮黑夜的那“一抹光”
与传统光伏太阳能电池技术相比 ， 太阳能热集中提供了一项主要优势：可调度性 。 正确配置的CST工厂可以将熔盐加热到1000华氏度以上 ， 从而储存大量的热能 。 然后将液态盐泵入一个储罐 ， 充当一种电池 。 当阳光不可用时（大约一半的时间） ， 这些储存的阳光能量可以从水箱中抽出 ， 并用于为涡轮发电机提供动力 ， 以在夜间按需供电 。
目前 ， 全球安装的 CST 发电量相对较低 。 虽然该技术已经制定了推进它的相关计划 ， 但目前成本太高 ， 无法与标准光伏电池竞争 。 许多国家 ， 包括以色列、阿拉伯联合酋长国、摩洛哥、中国、智利、西班牙和印度 ， 都建造了巨大的电力塔装置 。
虽然集中式太阳能热发电的成本越来越低 ， 但光伏电池的成本也在迅速下降 。 这种能源的未来很可能取决于其可调度电力的储能能力的持续发展 ， 这需要填补不一致的风力涡轮机和光伏太阳能发电厂 。
▲传统的光伏电池
今天储存能量的选择非常有限 。 锂离子技术有许多缺点 ， 阻碍了各国使用电池供电 。 就像笔记本电脑中的电池一样 ， 它们很昂贵 ， 随着时间的推移会急剧退化 ， 并且容易着火 。 全球生产能力太小 ， 无法完成这项任务 ， 而掌握全球半数锂矿的中国主导了锂离子电池市场 ， 占了全球六成以上的产能 。
根据美国能源局发布的由FCAB联邦先进电池联盟制定的美国锂电池2020-2025年国家蓝图 ， 概述了目前美国在当前新能源行业所处的地位 ， 以及如何提高美国国内单独制造锂离子电池的计划 。
该报吿指出 ， 锂电行业目前似乎正处于临界点 ， 自2010年以来锂电成本下降了近90% ， 而且正在影响全球运输市场 ， 并有可能在未来几十年重塑全球行业 。 预计到2025年 ， 中国锂电产能将达到1811GWh ， 占全球份额的73% 。
▲美国能源部发布的2020-2025年国家蓝图
得益于我们在劳动力方面的优势 ， 这使得中国能够主导许多制造业 。 除此之外 ， 中国的锂储量和产量也远远超过美国 。 2018年 ， 中国锂产量为8000吨 ， 在所有国家中排名第三 ， 是美国的近10倍 。 2018年中国锂储量为100万吨 ， 几乎是美国的30倍 。
未来趋势表明 ， 锂离子电池将在运输和重型设备领域取代更多的铅酸电池 。 向锂电池的转变带来了许多新的挑战和机遇 ， 而中国正在将另一个清洁能源制造机会握在手中 。
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