聚焦型太阳能热发电(Concentrated solar power，CSP;Concentrated solar thermal)是一个集热式的太阳能发电厂的发电系统。它使用反射镜或透镜，利用光学原理将大面积的阳光汇聚到一个相对细小的集光区中，令太阳能集中，在发电机上的集光区受太阳光照射而温度上升，由光热转换原理令太阳能换化为热能，热能通过热机(通常是蒸汽涡轮发动机)做功驱动发电机，从而产生的电力。（撰文：庞名立）

　　2005 年全球太阳能聚热电站总装机容量为的 354 MW，到2018年飞跃到5500MW。尽管从2013年起，西班牙没有新的装机容量进入商业运营，但占世界容量的近一半，为2300MW。美国紧随其后，装机容量为 1740 MW。北非和中东以及印度和中国的兴趣也很明显。全球市场最初由抛物线槽式电站主导，一度占 CSP 电站的 90%。但从约 2010 年以来，中央电力塔式 CSP 因其较高的运行温度而受到新电厂的青睐—高达 565℃，也许会更高的效率;而槽的最高温度为400℃。

　　较大的CSP的项目是在美国的伊万帕太阳能发电设施(Ivanpah Solar Power Facility)，它使用392 MW太阳能发电塔技术，无需热能储存，然而瓦尔扎扎特太阳能发电站在摩洛哥，相结合的槽和塔技术总计 510 MW，具有数小时的能量存储，居世界第一。

　　太阳能聚热电站的储能优势推动光热发电崛起 降低成本势在必行。这意味着与传统的发电厂一样，光热电站产生的电力可以很好地满足连续的用电需求，而这主要得益于光热电站可以配置高性价比的熔盐储热系统。这种储热技术并非直接蓄电(光伏和风电一般使用蓄电池来储存电力)，这使得光热电站生产的电力不仅可调度，而且可以实现24小时电力调度，且夜间不需要补充备用燃料。

　　塔式光热发电技术便采用熔盐进行储热，由硝酸钠和硝酸钾组成的混合物被作为电站的传储热介质。熔盐泵将熔融盐(300℃)泵到高约164米左右的吸热塔顶端的吸热器中，而吸热器用集中的太阳辐射热量将熔盐加热到约565℃。约27215吨的熔融盐被密封存储在不锈钢罐中，这样可以更好地实现储热。

　　CSP作为一种热能发电站，与燃煤、燃气等火力发电站以及地热电站有更多的共同点。CSP发电厂可以结合热能储存，以显热或潜热的形式储存能量(例如使用熔盐)，这使得这些发电厂能够在需要时继续发电，无论白天还是黑夜。这使得 CSP 成为一种可调度的太阳能形式。可调度的可再生能源在光伏 (PV) 普及率已经很高的地方尤其有价值，例如在加利福尼亚，因为当光伏容量下降时，电力需求会在日落附近达到峰值(这种现象称为鸭曲线)。

　　CSP 通常与光伏(PV)进行比较，因为它们都使用太阳能。近年来，由于价格下跌，光伏经历了巨大的增长;由于技术困难和价格高昂，太阳能 CSP 增长缓慢。2017 年CS??P 占全球太阳能发电厂装机容量不到 2%。然而，CSP 可以更轻松地在夜间储存能量，使其与可调度发电机和基荷电厂相比更具竞争力。

　　迪拜的 DEWA 项目于 2019 年在建，其 700 MW 槽式和塔式组合项目保持2017 年CSP 价格最低世界纪录为$73/MWh：600 MW 槽式，100 MW 塔式 15小时每天的热能储存。智利极度干燥的阿塔卡马地区的基本负荷 CSP 电价在 2017 年其价格低于$50/ MWh。

　　太阳能聚焦热历史

　　▲ 传说阿基米德(Archimedes 公元前287年～212年)用“燃烧的玻璃(burning glass)”将阳光聚集在入侵的罗马舰队上，将他们从锡拉丘兹(Syracuse)击退。1973年希腊科学家扬尼斯?萨卡斯(Ioannis Sakkas)博士对阿基米德是否真实能在公元前 212 年摧毁罗马舰队感到好奇，将近 60 名希腊水手排成一排，每个人都拿着一面长方形的镜子，可以捕捉太阳光线并将其对准焦油-覆盖胶合板 49 m (160 ft) 远。几分钟后，这艘船着火了;然而，仍然有历史学家继续怀疑阿基米德的故事。

　　▲ 1866 年奥古斯特·穆肖特(Auguste Mouchout)使用抛物线槽为第一台太阳能蒸汽机生产蒸汽。

　　▲ 1886 年意大利人亚历山德罗·巴塔利亚 (Alessandro Battaglia) 在意大利热那亚获得了太阳能集热器的第一项专利。在接下来的几年里，约翰·爱立信( John Ericsson)和弗兰克·舒曼( Frank Shuman) 等发明家开发了用于灌溉、制冷和移动的聚光太阳能设备。

　　▲ 1913年舒曼(Shuman)在埃及马迪(Maadi, Egypt)完成了一座 55 马力(41 千瓦)的抛物线太阳能热发电站，用于灌溉。首次使用反射镜的太阳能系统是由火箭专家罗伯特·戈达德(Robert Hutchings Goddard，1882年～1945年)博士建造的，他已经以对液体燃料火箭的研究而闻名，并于 1929 年写了一篇文章，断言之前的所有障碍都已解决。

　　▲ 法国乔瓦尼教授(Professor Giovanni Francia，1911～1980年) 设计并建造了第一座聚光太阳能发电厂，该发电厂于1968 年在意大利热那亚(Genoa, Italy)附近的圣伊拉里奥投产。该发电厂具有当今发电塔式发电厂的架构，在其内部装有太阳能接收器。太阳能集热器领域的中心。该工厂能够用 100 bar 和 500 °C 的过热蒸汽生产 1 MW。 10 MW太阳能一号发电塔(Solar One power tower)于 1981 年在南加州开发。太阳能一号被转换为太阳能二号1995 年，采用熔盐混合物(60% 硝酸钠，40% 硝酸钾)作为接收器工作流体和存储介质的新设计。熔盐方法被证明是有效的，太阳能二号在 1999 年退役之前一直成功运行。附近太阳能发电系统( Solar Energy Generating Systems，缩写SEGS)的抛物线槽技术始于 1984 年，更可行。354 MW SEGS 是世界上最大的太阳能发电厂，直到 2014 年。

　　▲ 从 1990 年太阳能发电系统(SEGS)建成到 2006年澳大利亚利德尔发电站(Liddell Power Station in Australia)的紧凑型线性菲涅耳反射器系统( Compact linear Fresnel reflector system)建成，没有建造商业聚光太阳能。尽管 5 MW Kimberlina 太阳能热能发电厂于 2009 年开业，但很少有其他发电厂采用这种设计。

　　▲ 2007 年75 MW 的内华达太阳能1号(Nevada Solar One)建成，采用槽式设计，是 SEGS 以来的第一座大型电站。2009 年至 2013 年间，西班牙建造了 40 多个抛物线槽系统，标准化为 50 MW 模块。

　　▲ 由于太阳能2号(Solar Two)的成功，2011年在西班牙建造了一座名为Solar Tres Power Tower的商业发电厂，后来更名为Gemasolar Thermosolar Plant。Gemasolar 的结果为进一步开发此类装置铺平了道路。伊万帕太阳能发电设施(Ivanpah Solar Power Facility )是在同一时间建造的，但没有蓄热，每天早上使用天然气预热水。