目前利用太阳能发电主要有太阳能光伏发电以及太阳能光热发电两种基本方式。太阳能热发电是指先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式：一种方式是太阳能热能发电，它将太阳热能直接转化成电能，如半导体或者金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电、碱金属热电转换以及磁流体发电等；另一种方式是太阳能热动力发电，它使用辐射能汇聚装置，聚集太阳的辐射能，加热工质（也称作传热介质），通过工质输送热能做功推动发电机的发电方式。
目前利用太阳能发电的基本形式
光热发电技术的研发起源于20世纪50年代，其发电原理与常规热力发电类似，只不过其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。我们可以将光热发电系统划分为由四个子系统构成：集热子系统、热传输子系统、蓄热与热交换子系统以及发电子系统。
光热发电工艺流程图
集热子系统：主要作用是采集太阳能，将太阳能转化为热能，由聚光装置、接收器、跟踪机构等部件组成。如果说集热系统是整个光热发电的核心，那么聚光装置就是集热系统的核心。聚光装置的反射率、焦点偏差等均能影响发电效率。目前国内生产的聚光镜，效率可以达到94%，与国外生产的聚光镜效率相差不大。
热传输子系统：主要作用是利用传热介质（多为导热油和熔盐）将热能输送给蓄热系统，由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器等部件组成。热传输系统的基本要求是：传热管道损耗小、输送传热介质的泵功率小、热量传输的成本低。理论上，熔盐比导热油温度高，发电效率大，也更安全。
不同温度对应着不同传热介质
发电子系统：主要作用是通过热能做功推动发电机进行发电，用于太阳能热发电系统的发电机包括汽轮机、燃气轮机、低沸点工质汽轮机、斯特林发电机等。这些发电装置，可根据汽轮机入口热能的温度等级及热量、蒸汽压力等情况进行选择。对于大型光热发电系统，由于其温度等级与火力发电系统基本相同，可选用常规的汽轮机；工作温度在800℃以上时，可选用燃气轮机；对于小功率或者低温的太阳能发电系统，则可选用低沸点工质汽轮机或斯特林发动机。目前使用的汽轮机，空冷居多。虽然光热技术的发电系统类似于火力发电系统，但是还是有一定的区别，这样就要要求汽轮机具有频繁启停、快速启动、低负荷运行、高效性等特点。
蓄热与热交换子系统：主要作用是将太阳能进行储存，使系统可以在夜间发电，也可以根据当地的用电负荷，适应电网调度发电。蓄热装置一般由真空绝热或以绝热材料包覆的蓄热器构成。蓄热系统中对储热介质的要求为：储能密度大，来源丰富且价格低廉，性能稳定，无腐蚀性，安全性好，传热面积大，热交换器导热性能好，储热介质具有较好的黏性。目前我国正在研究蓄热的各种新技术新材料，更有专家提出用陶瓷等价格低廉的固体蓄热，以达到降低发电成本的效果。
二、光热发电主要分类
光热发电的系统效率由聚光效率和集热效率两大因素决定。按照聚焦的方式来划分，可分为线性聚焦和点聚焦；按照接收器是否固定，可划分为固定接收器和移动接收器。目前光热发电系统主要包括塔式、槽式、碟式（盘式）以及菲涅尔式发电机等四种，其中塔式、槽式和碟式为当前主流系统。
光热发电系统主要分类
类型 | 线性聚焦 | 点聚焦 |
固定接收器 | 菲涅尔式 | 塔式 |
移动接收器 | 槽式 | 碟式 |
光热发电系统各类型优缺点对比
类型 | 优点 | 缺点 |
槽式 | 同步跟踪降低跟踪控制代价，成本低；具有商业化运行经验。中、高温过程，可以蓄热储能、联网发电运行。 | 管道系统比塔式复杂得多，热量及阻力损失大，真空管破损更换增加成本。 |
塔式 | 采用高温熔融盐蓄热储能，聚光比高，易达到较高工作温度；接收器散热面积相对较小。 | 技术复杂，投资较大，发电成本高，配套设备还不成熟。 |
蝶式 | 热力发电效率高，单台装置可独立运行，也可进行模块化组合，自动化控制性好，维护量少；建设周期短，运行成本低。 | 造价昂贵，商业化可行性需要证实。 |
菲涅尔式 | 集热管固定，连接简单，反射镜为平面镜，便于制造与清洗，同时近地安装，风阻小；直接产生蒸汽，参数高；造价相对便宜。 | 投运机组少，效率不够高，储能时间较小。 |
三、光热发电主要优势
地球上太阳能资源的储量十分丰富，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。如果将这些适合发展光热能源的地域全部开发、建设的光热电站，那么其输出的电力至少可以满足十倍以上的当今电力需求。
我国属太阳能资源丰富的国家之一，2015年全国陆地表面平均水平面总辐射年辐照量约为1476.1kWh/m2，最佳斜面总辐射年辐照量约为1710.2 kWh/m2。总体分布呈现高原资源比平原丰富，西部资源比东部丰富的特点。其中西藏、青海、新疆、内蒙古、山西北部、河北北部等广大地区的直射辐照很大。
光热发电在高DNI 地区的全球分布
2015年我国各地区水平面总辐射年总量
从现实条件来看，建设光热发电系统所需的资源可以与传统产业完美衔接，至少90%的材料来自传统产业，不依赖大量的高精尖技术和人才，不需要大规模投资即可获得大规模装备供应能力。因此发展光热发电不仅不与其他产业争夺紧缺资源，反而能够有效消化传统产业过剩产能以及促进普通劳动力就业。
2.环境污染极小
光热发电系统的制造安装过程都属于传统工业产业，不会带来新的环境污染问题，光热发电是清洁生产过程，基本采用物理手段进行光电能量转换，对环境危害极小，不仅生命周期可以与传统的火电、水电一样长达30年，而且在各类型的电站中二氧化碳排放量最小。
各类型发电站的寿命期对比
各类型发电站生命周期内二氧化碳排放量对比
3.电力输出稳定
光热发电技术的最重要价值是具有经济可靠的储能功能，可以将白天的阳光能源转换为热能储存起来，在夜间继续发电输出以取代昂贵且不实用的电池储能方案，还可通过天然气补燃来平滑电力输出。因此单个光热电站即可达到完全不受短时间天气影响，稳定地输出电力。此外，光热电站的电网调度特性与传统火电厂基本相同，无扰动冲击和容量限制，电网接入简单可靠，可以按照调度指令增减出力，进行峰谷调节，大批的CSP电站可以担当稳定电网的支撑性基础电源角色，在电网中的接入比例完全不受限制。
带有储热及补燃系统的光热发电系统一天24小时的出力曲线
西班牙Gemasolar光热发电厂19.9MW机组一周时间的出力曲线
4.技术路线较为成熟
从本质上来说，光热发电就是用太阳岛替代燃煤锅炉的火力发电厂，分为太阳岛和常规岛两部分，整个工艺流程及控制模式高度成熟可靠。早期的光热电站运行时间已经超过了20年，其设计、生产、安装、调试、运行、维护、甚至报废拆除都有经验技术积累，完全无总体技术风险。有关创新设计，基本集中在太阳岛部分，对总体技术路线并无改变，不会带来系统技术的风险。
