太阳能热发电主要是将聚集到的太阳辐射能，通过换热装置产生蒸汽，驱动蒸汽轮机发电。太阳能热发电与常规化石能源在热力发电方式上的原理是相同的，都是通过Rankine循环、Brayton循环或Stirling循环将热能转换为电能，区别在于热源不同，太阳能发电的热源来自太阳辐射，因而如何用聚光装置将太阳能收集起来是大多数太阳能热发电的关键技术之一。

此外，考虑到太阳能的间歇性，需要配置蓄热系统储存收集到的太阳能，用以夜间或辐射不足时进行发电，因此成熟的蓄热技术成为太阳能热发电中的另一关键技术。

直接光发电和间接光发电是太阳能热发电中最常用的分类方式。

直接光发电可分为太阳能热离子发电、太阳能温差发电和太阳能热磁体发电；间接光发电可分为聚光类和非聚光类，其中聚光类按照太阳采集方式可分为太阳能塔式发电、太阳能槽式发电和太阳能碟式发电；非聚光类主要有太阳能真空管发电、太阳能热气流发电和太阳能热池发电等。

通常所说的太阳能热发电，主要指间接光发电，直接光发电尚在实验阶段。目前主流的太阳能热发电技术集中在塔式、槽式和碟式，它们因开发前景巨大而受到极大的关注。

聚光式太阳能热发电技术的主要分类：

1、塔式太阳能热发电

塔式太阳能发电主要由大量的跟踪太阳的定向反射镜（定日镜）和装在中央塔上的热接收器这两大部分组成，成千上万面定日镜将太阳光聚焦到中央接收器上，接收器将聚集的太阳辐射能转化为热能，然后再将热能传递给热力循环工具，驱动热机做功发电。随着镜场中定日镜数目的增加，塔式太阳能发电系统的聚光比也随之上升，最高可达1500，运行温度为1000℃～1500℃。它因其聚光倍数高、能量集中过程简便、热转化效率高等优点，极适合太阳能并网发电。图1为塔式太阳能发电的系统图。从图1可以看出，塔式太阳能发电系统包括：跟踪太阳光的定日镜、接收器、工质加热器、储能系统以及汽轮机组等部分。收集装置由多面定日镜、跟踪装置、支撑结构等构成。系统通过对收集装置的控制，实现对太阳的最佳跟踪，从而将太阳的反射光准确聚焦到中央接收器内的吸热器中，使传热介质受热升温，进入蒸汽发生器产生蒸汽，最终驱动汽轮机组进行发电。此外，为了保证持续供电，需要蓄热装置将高峰时段的热量进行存储以备早晚和阴雨间隙使用。

2、槽式太阳能热发电

槽式太阳能发电采用多个槽形抛物面式聚光器，将太阳光聚集到接收装置的集热管上，加热工质，产生高温蒸汽后推动汽轮机发电。收集装置的几何特性决定了槽式太阳能发电的聚光比要低于塔式，通常在10～100之间，运行温度达400℃。如图3所示，槽式太阳能发电包括聚光集热部分、换热部分、

发电储能部分。其中，发电储能部分与塔式基本相似，不同之处在于聚光集热和换热部分。聚光集热是整个槽式发电系统的核心，它由聚光阵列、集热器和跟踪装置组成。在此部分，集热器大多采用串、并联排列的方式，可按南北、东西和极轴3个方向对太阳光进行一维跟踪。在换热部分，预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器4组件实现了工质加热、换热、产生蒸汽、进行发电的过程。由于槽式发电系统结构相对紧凑，其收集装置的占地面积比起塔式和碟式来说，相对较小，因而为槽式太阳能发电向产业化发展奠定了基础

3、碟式太阳能热发电

作为目前热发电效率最高的方式，碟式太阳能发电整合多个反射镜组成抛物面蝶形聚光镜，通过对其的旋转，将太阳光聚集到接收器中，经接收器吸热后加热工质，进一步驱动发电机组发电。旋转抛物面蝶形聚光镜的应用使得碟式太阳能发电的聚光比达到3000以上，这一方面有效地提高了光热转换的效率，但是另一方面也由于其较高的接收温度，对接收器的材料和工艺提出了更高的要求。从图4看出，碟式太阳能发电系统包括抛物面蝶形聚光镜、高温接收器、跟踪传动装置、发电储能装置等。

与塔式和槽式不同的是，碟式太阳能发电主要采用斯特林（Stirling）热力循环，完成热能到机械能的转化，但由于斯特林（Stirling）热机的技术开发尚未成熟，因而碟式太阳能发电尚在试验示范阶段。

4、其他

方式近来，一种新型的太阳能热发电系统的设计引起了广泛的关注。该设计采用一列同轴排列的反射镜取代传统意义上的抛物面反射镜，将太阳光首先聚焦在上部的中央反射镜上，再由中央反射镜向下反射，将太阳光聚焦到地面接收器中，这种新型的聚光方式称为向下反射式或菲涅尔反射式（如图5）。由于二次聚焦，保证了较高的聚光比；同时，向下反射的方式不但避免了高塔上安装接收器的风险，也解决了塔顶热量损失大、安装维护成本高等问题，势必成为未来太阳能热发电的一个重要研究方向。

5、三种太阳能热发电技术的比较

上述3种太阳能热发电方式各有优点，就理论而言，塔式太阳能发电由于聚光比高、运行温度高、系统容量大和热转换效率高等特点，较适合大规模生产；槽式太阳能发电因其系统结构相对简单、技术较为成熟，成为了第一个进入商业化生产的热发电方式；而碟式太阳能发电因其热效率最高、结构紧凑、安装方便等特点，非常适合分布式小规模能源系统。另一方面，前期投入过高且难以降低成本使得塔式太阳能发电始终没有广泛投入商业化生产；聚光比小、系统工作温度低、核心部件真空管技术尚未成熟、吸收管表面选择性涂层性能不稳定等问题，阻碍了槽式太阳能发电的推广；碟式发电系统中，斯特林热机关键技术难度大、开发时间短等原因，致使其仍处于试验示范阶段。