一 太阳能热发电是一种发展迅速的可再生能源规模发电技术

太阳能是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。因此，太阳能作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源，既能满足社会可持续发展的需要，又能解决人类面临的能源短缺问题，还能达到保护环境的目的。因此，加快开发和利用太阳能已经成为人类解决当前所面临能源与环境等问题的必然选择^［1］。

太阳能发电是太阳能利用的重要途径，且主要包括两种基本途径：一种是通过光电器件直接将太阳辐射能转换为电能，即太阳能光伏发电；另一种是采用聚光器捕获并聚集太阳辐射能，将太阳辐射能转换为热能，然后再按某种发电方式将热能转化为电能，即太阳能热发电^［2］。

太阳能光伏发电系统主要是利用硅等半导体材料直接将太阳能转化成电能的技术，由于其材料成本高，以及太阳能电池二次污染的问题，使太阳能光伏发电系统的应用受到了限制。在美国国家可再生能源实验室的报告中明确指出：平板光伏发电不是近期利用太阳能大规模发电的方向，由于它是所有太阳能技术中最容易发现的，因此平板光伏发电吸引了众多公众和支持制定者的支持，但事实上聚光太阳能热发电技术才是今天太阳能发电技术的真正方向^［3］。太阳能热发电是最有可能跟风力发电、水力发电一样产生能与化石燃料经济上相竞争的大量电能^［4］。然而风力发电、光伏发电等可再生能源发电只能采用成本非常高的蓄电模式，在大容量电站中无法采用。而且光伏发电和风力发电产生的电能随太阳辐射强度和风能波动很大，如果在电网中占有比例过大，会对电网产生冲击。相对而言，太阳能热发电可采用大规模低成本的蓄热技术，能实现发电功率平稳、可控输出；同时，太阳能热发电热功转换部分与常规火力发电机组相同，有成熟的技术使其适宜于大规模开发应用。

自从1950年苏联设计建造了世界第一座塔式太阳能热发电小型试验装置和1976年法国在比利牛斯山区建成世界第一座电功率达100kW的塔式太阳能热发电系统之后，20世纪80年代以来，美国、意大利、法国、苏联/俄罗斯、西班牙、日本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立起各种不同类型的试验示范装置和商业化试运行装置，促进了太阳能热发电技术的发展和商业化进程^［2］。经过几十年的发展，太阳能热发电在国外不少国家已经进入全面商业化阶段，如美国能源局已将太阳能热发电定义为基础能源。而中国的太阳能热发电事业才刚刚起步，目前主要处于实验研究和示范阶段，一些地方也开始建设相关电站。

中国科学院电工所是国内最早研究太阳能热发电技术的单位之一，目前电工所已在北京市延庆县建成了1MWe的太阳能塔式实验电站，建立了太阳能实验系统和实验平台。在塔式热发电的核心技术方面，完成了基于能量梯级利用的塔式太阳能热发电站总体设计技术，解决了太阳间歇性对发电系统稳定性的影响、常规储热的高热损等问题，在高精度、低成本定日镜研制，过热蒸汽吸热器设计技术，太阳能塔式热发电站集中控制系统，太阳能热发电实验平台方面也取得了突破。

2010年上半年，随着目前中国国内最大的太阳能热发电项目——内蒙古鄂尔多斯市50MW项目特许权招标启动，中国国内太阳能热发电迅速升温。7月，皇明集团与中国科学院、华电集团合作，在山东德州建设中国首座菲涅尔式太阳能热发电站；8月，北京中航空港通用设备有限公司在湖南沅陵建设中国首座槽式太阳能热发电站。此外，陕西榆林50MW电站、四川100MW电站、海南50MW电站也在计划中。中国首座兆瓦级太阳能热发电试验示范项目——大唐天威（甘肃矿区）10MW太阳能热发电试验示范项目于2010年10月28日在甘肃举行开工奠基仪式，该项目光场规模为10MW，场址位于甘肃矿区大唐803电厂。项目占地300亩，总投资3亿元，一期计划2011年10月竣工。该项目建成后，利用可再生的太阳能资源来补充发电，光场可以输出热能4.423×10₁₀kcal，可有效减少原火电机组煤耗量，降低污染排放，每年可节约燃煤11785吨，可减排二氧化硫33.64吨、烟尘2.081吨、氮氧化物38.31吨。该项目开工标志着中国在太阳能热发电领域翻开了实际应用的新篇章。项目的如期建成运行将使中国成为少数掌握完整太阳能热发电技术的国家之一，并以此验证光热发电关键部件国产化技术