▲ 多数聚光太阳能发电厂使用抛物线槽设计,而不是电力塔或菲涅耳系统。也有抛物线槽系统的变体,例如结合了槽和传统化石燃料供热系统的集成太阳能联合循环(integrated solar combined cycle ,缩写ISCC) 。
▲ 聚光太阳能(CSP)最初被视为光伏发电(PV)的竞争对手,而 Ivanpah 的建造没有储能,尽管 Solar Two 已经包含了几个小时的热存储。到 2015 年,光伏电站的价格已经下降,光伏商业电力的售价为近期 CSP 合同的1 ⁄ 3。然而,越来越多的 CSP 竞标具有 3 到 12 小时的热能存储,使 CSP 成为一种可调度的太阳能形式。因此,它越来越被视为与天然气和光伏电池竞争,以获得灵活、可调度的电力。
当前太阳能聚焦热技术
聚焦型太阳能热发电(Concentrated solar power,CSP;Concentrated solar thermal)不要与聚光光伏(CPV)混为一谈。聚光光伏(Concentrator photovoltaics ,CPV)是通过光生伏打效应(photovoltaic effect)把聚光的太阳光直接转换为电能。
聚光光伏(Concentrator photovoltaics ,CPV)是一种从阳光中发电的光伏技术。与传统的光伏系统不同,它使用透镜或曲面镜将阳光聚焦到小型,高效,多结(MJ)的太阳能电池上。此外,CPV系统通常使用太阳能跟踪器,有时还使用冷却系统以进一步提高效率。正在进行的研究和开发正在迅速提高其在公用事业规模领域和日晒程度较高的领域的竞争力。
当前CSP聚光技术存在四个常见的形式,即抛物线槽型,斯特林碟型,聚光线性菲涅尔反射镜型和太阳能发电塔型。虽说简单,这些太阳能集光器距离理论上的集光最大值还很远。例如,抛物线槽浓度给出大约1/3的理论最大值为设计接受角,即对于相同的系统整体公差。接近理论最大值可以通过使用基于非成像光学的更精细的聚光器来实现。
由于它们跟踪太阳和聚焦光的方式不同,不同类型的聚光器产生不同的峰值温度和相应变化的热力学效率。CSP 技术的新创新正在引领系统变得越来越具有成本效益。
⑴ 抛物线槽型(Parabolic trough)。抛物线槽型的聚光镜是由把反射光集中到焦线的一个接收器的抛物线反射镜组成。接收器是在抛物面反射镜的中间正上方的一个管子,并且管子中充满了的工作流体。反射镜通过沿单轴在白天跟踪太阳。在流经接收器时,工作流体(例如,熔盐)被加热到150-350℃(423~623 K(302~662 °F)),然后将其用作发电系统用的热源。抛物线槽型系统是最发达的CSP技术。
⑵ 斯特林碟型(Stirling dish)。聚光太阳能热发电(CSP)-斯特林已知具有在所有太阳能技术中最高的效率(30%左右,相对于太阳能光伏PV的约15%),以及被预测为能生产高规模化生产的所有的可再生能源中最便宜的能量和在炎热地区,半沙漠等。蝶式系统利用大型抛物线曲面聚光反射镜(形状与卫星电视碟相似),将入射阳光聚集在焦点处,在那里一个接收器捕捉热量并将其转换成有用的形式。通常是碟与斯特林发动机被耦合在一个斯特林碟形系统,但有时蒸汽机也被使用。这些产生旋转动能,可使用发电机转换为电能。
⑶ 聚光线性菲涅尔反射镜型(Fresnel reflectors)。菲涅耳反射器是由许多薄的平面镜条把太阳光集中到管子上,其中管子通过被泵送的工作流体。平面镜允许在相同的空间中有比一个抛物面反射器量更多的反射面,从而捕获更多的可用的太阳光,并且它们比抛物面反射器便宜得多。菲涅耳反射器可以用于各种大小的聚光太阳能热发电。
⑷ 太阳能发电塔型(Solar power tower)。塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜(定日镜)将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器(接受器)上,接受器一般可以收集100MW的辐射功率,产生1100°C的高温。
全球太阳能热电站数量
目前,全球有太阳能聚焦热电站64座在运行,其中西班牙最多有27座,其次是美国有12座。中国运行的有8座。待建的太阳能聚焦热电站有19座,美国8座、中国6座。

世界各国太阳能聚焦热电站数量
全球前十大太阳能聚焦热电站

尽管中国太阳能聚焦热电站落后于西班牙和美国,但是进展较快。先请看德令哈太阳能发电站视频
https://weibo.com/tv/show/1034:4295424870400900?from=old_pc_videoshow
中国太阳能聚焦热电站

全球在建的装机容量至少在50MW的太阳能聚焦热电站有7座,其中中国有6座。最大的是在阿联酋迪拜—穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆太阳能公园四期(Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park Phase IV),估计2021年竣工。中国在建的CSP如表。
中国在建太阳能聚焦热电站

世界著名的太阳能聚焦热发电公司
