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通過水或其他工質(zhì)和裝置將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式,稱為太陽能熱發(fā)電。先將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，它有兩種轉(zhuǎn)化方式：一種是將太陽熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等；另一種方式是將太陽熱能通過熱機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。太陽能熱發(fā)電有多種類型，主要有以下五種：塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)、盤式系統(tǒng)、太陽池和太陽能塔熱氣流發(fā)電。 前三種是聚光型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，后兩種是非聚光型。 一些發(fā)達(dá)國家將太陽能熱發(fā)電技術(shù)作為國家研發(fā)重點(diǎn)，制造了數(shù)十臺(tái)各種類型的太陽能熱發(fā)電示范電站，已達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用水平。
目前世界上現(xiàn)有的最有前途的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可分為：槽形拋物面聚焦系統(tǒng)、中央接受器或太陽塔聚焦系統(tǒng)和盤形拋物面聚焦系統(tǒng)。在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的三種形式是：30～ 80MW聚焦拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)(簡稱拋物面槽式)；30～ 200MW點(diǎn)聚焦中央接收式太陽能熱發(fā)電技術(shù)(簡稱中央接收式)；7.5～ 25kW的點(diǎn)聚焦拋物面盤式太陽能熱發(fā)電技術(shù)(簡稱拋物面盤式)。
聚焦式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的傳熱工質(zhì)主要是水、水蒸汽和熔鹽等，這些傳熱工質(zhì)在接收器內(nèi)可以加熱到攝氏450度然后用于發(fā)電。此外，該發(fā)電方式的儲(chǔ)熱系統(tǒng)可以將熱能暫時(shí)儲(chǔ)存數(shù)小時(shí)，以備用電高峰時(shí)之需。
拋物槽式聚焦系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式發(fā)射鏡將陽光聚集到管形的接收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱，在熱換氣器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用一組獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚集到一個(gè)固定塔頂部的接收器上以產(chǎn)生高溫。
除了上述幾種傳統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電方式以外，太陽能煙囪發(fā)電、太陽池發(fā)電等新領(lǐng)域的研究也有進(jìn)展。