聚光太阳能热发电

,把太阳光从定日镜场集中到中央的太阳能发电塔.]]
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聚光太陽能熱發電(或稱聚焦型太陽能熱發電,,縮寫:CSP)乃一種太陽能熱發電技術,利用反射鏡或透鏡將大面積太陽光匯聚至細小之集光區,透過光熱轉換將太陽能轉化為熱能,再以熱機(通常為蒸汽渦輪發動機)驅動發電機產生電力。其能量轉換遵循「光能→熱能→機械能→電能」之路徑。與光伏發電直接將光能轉為電能不同,CSP須依賴直射陽光,故適用於日照充沛之乾旱或半乾旱地區。

CSP技術按聚光方式可分為四大類:拋物面槽式(parabolic trough)以槽形反射鏡將陽光聚焦於集熱管,技術最為成熟,佔全球運作中CSP裝置容量約63%;太陽能發電塔式(solar power tower)以眾多定日鏡將陽光反射至塔頂中央吸熱器,效率較高且便於整合儲熱,增長迅速,2025年佔比已提升至約58%;線性菲涅爾反射式(linear Fresnel reflector)結構較簡單,建造成本較低,但效率亦相對較低;拋物面碟式(parabolic dish)聚光比最高,惟因欠缺儲熱能力而商業應用有限。

截至2025年底,全球CSP運作中總裝置容量約為8,707 MW,年內新增約900 MW,主要由中國貢獻。按地區分佈,西班牙以約2,300 MW居首位,約佔全球總量33.5%;美國次之,約1,408 MW;中國以約1,756 MW位列第三。中國市場在2025年進入高速擴張期,共有九個項目併網,新增裝機900 MW,並有近30個項目在建,總規模約3 GW,分佈於青海、新疆、甘肅、西藏、吉林等太陽能資源豐富之地區。在中東及北非,摩洛哥之Noor Ouarzazate太陽能綜合體總容量達582 MW(其中CSP佔510 MW),為全球規模最大之CSP項目之一;。阿聯酋、沙地阿拉伯等國亦積極部署大型CSP計劃。

CSP不會受到雲層干擾,其供電時間為用電高峰,許多CSP可以使用熔鹽儲熱,因此在沒有日照後數小時仍會發電,儲熱量也不需太高,在深夜及凌晨可以停止發電,但此時用電量較低(使用基載電力就可滿足),這樣的CSP就已經很實用,在非高峰時間,CSP的發電量可以依需求調節(可以在短時間內停止發電、此時聚集的熱量會完全儲存於熔鹽內),彈性甚至比天然氣發電還要高。

展望未來,全球CSP市場預期將持續增長,據業界預測,裝置容量將由2025年約11.08 GW增至2030年之15.49 GW,複合年增長率約6.93%。技術趨勢方面,光熱–光伏混合項目日漸成為主流商業模式,發電塔式技術佔比持續提升;平準化能源成本亦大幅下降,由2010年約0.358美元/kWh降至2021年約0.114美元/kWh,跌幅達68%,持續朝向更具競爭力之方向邁進。雖然簡單,這些太陽能集光器距离理論上的集光最大值还很遠。

拋物線槽型
拋物線槽型的聚光镜是由把反射光集中到焦線的一個接收器的拋物線反射鏡組成。接收器是在拋物面反射鏡的中間正上方的一個管子,並且管子中充滿了的工作流體。反射鏡通過沿單軸在白天跟踪太陽。在流經接收器时,工作流體(例如,熔鹽)被加熱到150-350℃(),然後將其用作發電系統用的熱源。拋物線槽型系統是最發達的CSP技術。在加利福尼亞州廠,世界上第一個商業的拋物線槽型發電廠,Acciona公司在內華達州博爾德市附近的,和安达索尔太阳能电站,歐洲第一個商業拋物線槽型發電廠都是代表,还有在西班牙阿爾梅利亞的SSPS-DCS的測試設備。

斯特林碟型
的加热元件。整个装置可作为一个。]]

聚光太阳能热发电(CSP)-斯特林已知具有在所有太陽能技術中最高的效率(30%左右,相對於太陽能光伏PV的約15%),以及被預測為能生產高規模化生產的所有的可再生能源中最便宜的能量和在炎熱地區,半沙漠等。蝶式系統利用大型抛物线曲面聚光反射鏡(形状与卫星电视碟相似),將入射陽光聚集在焦點處,在那裡一個接收器捕捉熱量並將其轉換成有用的形式。通常是碟與斯特林發動機被耦合在一個斯特林碟形系統,但有時蒸汽機也被使用。這些產生旋轉動能,可使用發電機轉換為電能。

聚光線性菲涅爾反射鏡型
菲涅耳反射器是由許多薄的平面鏡條把太陽光集中到管子上,其中管子通過被泵送的工作流體。平面鏡允許在相同的空間中有比一個拋物面反射器量更多的反射面,從而捕獲更多的可用的太陽光,並且它們比拋物面反射器便宜得多。菲涅耳反射器可以用于各種大小的聚光太阳能热发电。

太陽能發電塔型
塔式太陽能熱發電是採用大量的定向反射鏡(定日鏡)將太陽光聚集到一個裝在塔頂的中央熱交換器(接受器)上,接受器一般可以收集100MW的輻射功率,產生1100°C的高溫。

在西班牙的PS10太陽能發電塔,是世界上第一個商業化電力公用事業規模的太陽能發電塔。

在世界各地的部署
CSP發電廠的商業部署從1984年在美國興建開始,直到1990年最後SEGS廠完成。從1991年到2006年,沒有CSP發電廠在世界任何地方被建造。

在2013年,全球的装机量增长了36%,或近0.9 GW至3.4GW。西班牙和美国仍是全球领先者,同时安装CSP的国家数量在不断增加。对于具有高太阳辐射的发展中国家和地区存在显着趋势。自2004年全球CSP安装容量增加了近十倍,并在过去五年中以平均每年50%速度增长。。此外,近来已经提出了一种新型的太阳能CPV / CSP混合系统。

最后,这项研究确认了CSP的技术如何改进,以及如何在2050年之前大幅度降价。预计从目前的0.23-0.15美元/kwh的范围下降到0.14-0.10美元/kwh。

參見
*太陽能
*太陽能熱水器
*鹽田 - 制鹽的太陽熱能蒸發水池
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*熱電效應
*PS10太陽能發電塔,PS20太陽能發電塔
*索尔诺瓦太阳能电站()
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參考資料
外部链接

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