太阳能热发电

碟式（又称盘式）太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统，是目前太阳能发电效率最高的太阳能发电系统，最高可达到29.4%.碟式系统的主要特征是采用碟（盘）状抛物面镜聚光集热器，该集热器是一种点聚焦集热器，可使传热工质加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。这种系统可以独立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为10~25Kw，聚光镜直径约10~15m；也可用于较大的用户，把数台至十台装置并联起来，组成小型太阳能热发电站。碟式抛物面镜点聚焦集热器早在1878年，一个小的太阳能动力站在巴黎建立，该装置是一个小型点聚集太阳能热动力系统，碟式抛物面反射镜将阳光聚焦到置于其焦点处的蒸汽锅炉，由此产生的蒸汽驱动一个很小的互交式蒸汽机运行。1983年美国加州喷气推进试验室完成的碟式斯特林太阳能热发电系统，其聚光器直径为11m，最大发电功率为24.6 kW，转换效率为29%.1901年，美国工程师研制成功7.35 kW的太阳能蒸汽机，采用70平方米的太阳聚光集热器，该装置安装在美国加州做实验运行。1992年，德国一农工程公司开发的一种盘式斯特林太阳能热发电系统的发电功率为9 kW，到1995年3月底，累计运行了17000h，峰值净效率20%，月净效率16%，该公司计划用100台这样的发电系统组建一座1MW的碟式太阳能热发电示范电站。

美国热发电计划与Cummins公司合作，1991年开始开发商用的7千瓦碟式/斯特林发电系统，5年投入经费1800万美元。1996年Cummins向电力部门和工业用户交付7台碟式发电系统，计划1997年生产25台以上。Cummins预计10年后生产超过1000台。该种系统适用于边远地区独立电站。

美国热发电计划还同时开发了25千瓦的碟式发电系统。25千瓦是经济规模，因此成本更加低廉，而且适用于更大规模的离网和并网应用。1996年在电力部门进行实验，1997年开始运行。

槽式发电是最早实现商业化的太阳能热发电系统。右图为一个槽式太阳能热发电系统。它采用大面积的槽式抛物面反射镜将太阳光聚焦反射到线形接收器（集热管）上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，同时在热转换设备中产生高压、过热蒸汽，然后送入常规的蒸气涡轮发电机内进行发电。槽式抛物面太阳能发电站的功率为10~1000 MW，是目前所有太阳能热发电站中功率最大的。通常接收太阳光的采光板采用模块化布局，许多采光板通过串并联的方式，均匀的分布在南北轴线方向。为了保证发电的稳定性，通常在发电系统中加入化石燃料发电机。当太阳光不稳定的时候，化石燃料发电机补充发电，来保证发电的稳定性和实用性。一些国家已经建立起示范装置，对槽式发电技术进行深入的研究。西班牙50MW槽式热发电站早在1973年石油危机的前几百年就开始了利用太阳光开发可再生能源的研究工作了，石油危机的爆发触发了可再生能源的近代发展。最早的试验是19世纪60年代，Auguste Mouchout的以太阳能为动力的第一辆汽车，在一玻璃封闭的铁釜内生产蒸汽来驱动汽车。19世纪80年代，美国人John Ericsson采用槽式抛物面太阳能集热装置驱动了一台热风机。接着在20世纪初，AubreyEneas的第一辆商业化的太阳能汽车出现了。1907年，德国阿伦的Wilhelm Meier博士和斯图加特的Adolf Remshardt，申报了一项用槽式抛物面太阳能集热装置生产蒸汽的专利，他们采用抛物槽式接受器吸收太阳辐射，直接产生蒸汽来发电。1912年Shumann和Boys在这个专利的基础上设计了一台用槽式抛物面太阳能集热装置生产蒸汽驱动45kW的蒸汽马达泵，集热装置长62m，光线总通径宽度4m，总通径面积1200 m.1916年德国议会还批准拨款20万马克，在西南非洲领地进行槽式抛物面太阳能集热装置示范试验，遗憾的是由于第一次世界大战的爆发和近东地区石油的发现，阻碍了这项计划的实现。

1977年发生石油危机以后，对槽式抛物面太阳能集热装置的兴趣被重新激起。在这期间，美国能源部（DOE）和联邦德国研究和技术部都在资助装有槽式抛物面太阳能集热器的加热装置和水泵系统的发展。国际能源机构（IEM）的9个成员国共同参与了一项总功率为500kW示范试验，该示范试验项目于1981年投入运营；Acurex公司的10000m系统也于1977年至1982年在美国的一台示范装置上装机使用。

1991年加利福尼亚的槽式抛物面太阳能热利用发电站的运营成功，促进了南欧和其他拥有丰富太阳辐射的发展中国家太阳能热利用计划的开展。1998年以来，由欧盟支持的DISS（Direct Solar Steam）计划和Euro Trough计划，以及西班牙和摩洛哥研究计划，启动了欧洲槽式抛物面太阳能技术的发展。2000年德国联邦议会决定，为太阳能发电实施一项3年投资计划，计划资金的三分之二用于槽式抛物面太阳能热发电项目。

随着制造工艺的不断改进，建造费用由5976美元/KW降低到3011美元/kW，发电成本由26.3美分/KWh降低到世界槽式太阳能热发电站列表了12美分/kWh.当发电成本降到8美分/KWh时，太阳能热发电可与常规矿物能源发电相媲美。随着热能存储设备的加入，可使槽式发电的效率比最初提高7%，可使一个80MW的发电站的光电转换效率达到13.8%.热能存储设备可以存储剩余的热量，保证发电的平稳，同时它也为独立的太阳能发电提供了保障。

当前正在发展的技术方向为直接蒸汽（DSG）技术。典型的PTC发电厂动力范围30-150MW，工作温度约为400°C.如图所示为2013年世界上太阳能槽式发电站列表。