太陽能熱發(fā)電技術(shù)有兩種類型：1. 工質(zhì)溫升小的太陽能熱氣流技術(shù)和太陽池技術(shù)，溫升小導致發(fā)電效率極低；2.溫升相對較大的聚光熱發(fā)電技術(shù)，是由三個成熟技術(shù)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的，成本下降難度大、效率提升潛力小，未來發(fā)展空間有限。
01.
太陽能低溫熱發(fā)電技術(shù)
根據(jù)卡諾定理，熱機將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的理想熱效率=工質(zhì)和環(huán)境的溫差/工質(zhì)溫度（開氏溫度），低溫熱發(fā)電技術(shù)的溫差小(20-50℃)，環(huán)境溫度按20℃(293K)考慮，理論熱機效率?max=6.8%-14.6%。實際發(fā)電效率是考慮損耗之后熱機實際效率×發(fā)電機效率，要打個大折扣。熱氣流發(fā)電技術(shù)溫升僅20-30℃，建設(shè)和迪拜塔等高的數(shù)百米的熱氣流煙囪，換來的是約2%的熱發(fā)電效率。低品位熱源（和環(huán)境相比溫升?。└m合直接熱利用，如強行轉(zhuǎn)化為高品位的電能，熱效率、發(fā)電效率太低。詳細測算可閱葛新石《太陽煙囪發(fā)電系統(tǒng)及其固有的熱力學不完善性分析》。
低溫熱發(fā)電技術(shù)包含熱氣流技術(shù)、太陽池技術(shù)，兩種技術(shù)的溫升均較小：熱氣流技術(shù)可將空氣升溫20-30℃，太陽池技術(shù)可將液體工質(zhì)升溫50℃左右。
海洋溫差發(fā)電也是溫差很小的熱發(fā)電方式。
02.
成熟技術(shù)集合而成的聚光熱發(fā)電技術(shù)
同為太陽能發(fā)電技術(shù)，聚光熱發(fā)電技術(shù)的造價和發(fā)電效率需對標光伏。
圖3 槽式聚光熱發(fā)電
圖4 塔式聚光熱發(fā)電
（一）新興技術(shù)和成熟技術(shù)的差別
光伏是新興技術(shù)，隨著技術(shù)進步和規(guī)模化效應，發(fā)電效率迅速提高，單位造價迅速下降。
和新興技術(shù)不同，成熟技術(shù)的效率提升、成本降低的潛力有限。聚光熱發(fā)電技術(shù)，有槽式、塔式、蝶式等細分技術(shù)，均由聚光（鏡面反射并聚焦陽光）、集熱（加熱工質(zhì)）、熱發(fā)電（熱能→機械能→電能）三個環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成，是成熟技術(shù)的集成利用；成本是三個環(huán)節(jié)相加，難以下降；效率是三個環(huán)節(jié)的效率相乘，難以提高。尤其是熱發(fā)電環(huán)節(jié)，是極度成熟的技術(shù)，降造價和提效率的空間很小。
（二）聚光熱發(fā)電效率是三個環(huán)節(jié)相乘
近年光伏技術(shù)效率迅速提高。量產(chǎn)高效組件轉(zhuǎn)換效率單晶、多晶、薄膜已分別突破20%、18%和17%；電站系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率約83%。以采用單晶硅的光伏電站為例，標準工況下，約16%的太陽輻射可轉(zhuǎn)化為電能。
以簡單循環(huán)發(fā)電的氣電為例，發(fā)電效率效率是燃燒室效率（95%-99%）、熱機效率、發(fā)電機效率（98%）三個環(huán)節(jié)效率的乘積。5萬KW級的火電機組，煤電發(fā)電效率約30%（塔式工質(zhì)工作溫度接近煤電），氣電約30%-35%（蝶式工質(zhì)溫度接近氣電）。
聚光熱發(fā)電的效率是聚光、集熱、熱發(fā)電三個環(huán)節(jié)的效率相乘。聚光、集熱的效率各按80%估算；塔式工質(zhì)溫度（500℃-900℃），低于氣電（＞1000℃），熱發(fā)電熱效率可根據(jù)5萬千瓦級的煤電、氣電熱機效率和發(fā)電效率估算，約30%-35%，據(jù)此估算塔式光熱的峰值效率約19.2%-22.4%；運行的塔式電站的年平均效率約14-16%，略低于單晶電站效率。槽式工質(zhì)工作溫度（400℃）低于塔式，集熱效率也低，發(fā)電效率低于塔式，詳見后文。
（三）聚光熱發(fā)電成本是三個環(huán)節(jié)的疊加
2010年，光伏組件售價14元/瓦左右，光伏電站的單位造價為2萬/KW。2020年，光伏組件售價快速降低到1.6-2.2元/瓦，目前西北地面光伏電站造價已逼近4000元/KW，逼近火電造價。光伏的還處在成本下降通道上，預計未來造價會繼續(xù)降低。
聚光熱發(fā)電技術(shù)由聚光、集熱、熱發(fā)電三個環(huán)節(jié)組成，其中，聚光、集熱兩個環(huán)節(jié)負責匯集加熱后的工質(zhì)，作用相當于煤電的鍋爐、氣電的燃燒室、核電的堆芯；熱發(fā)電環(huán)節(jié)和煤電、氣電、核電一樣，用熱機（蒸汽輪機、燃氣輪機）將工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)化為機械能，發(fā)電機再將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
煤電和氣電是成熟技術(shù)，造價下降空間有限；5萬千瓦的煤電機組造價約3500元/KW，10萬千瓦以下的6F輕型燃機造價約3000-3800元/KW。
聚光熱發(fā)電中的槽式造價約2萬元/KW，塔式和蝶式2-4萬元/KW；青海近期投產(chǎn)的魯能塔式光熱和擬建的金釩格爾木熔鹽槽式光熱，造價約3萬/KW。聚光、集熱兩個環(huán)節(jié)的造價，能逼近煤電廠的鍋爐么？即便可以，如果未來光伏的造價降到了和火電的熱發(fā)電部分相當，聚光熱發(fā)電技術(shù)能把聚光和集熱的造價降為零么？
（四）槽式發(fā)電效率低于塔式
根據(jù)卡諾定理，為了提高熱機效率，需要提高工質(zhì)溫度；根據(jù)傳熱學原理，工質(zhì)和環(huán)境溫差增大，熱梯度增大，熱損失加大，集熱效率下降。工程是妥協(xié)，在相互矛盾的兩條曲線中尋找最優(yōu)的結(jié)合點。
槽式的聚光方式是線聚焦，將一個曲面的陽光聚焦在集熱管上，和塔式的點聚焦相比：聚焦比低→工質(zhì)溫升小→熱機效率較低；同時，線聚焦對應的管狀集熱器，單位體積的表面積（S/V）遠大于塔式集熱器，集熱效率低。線聚焦是一連串事件的起點。和塔式比，槽式光熱技術(shù)的集熱效率和熱機效率雙低，槽式年均發(fā)電效率僅11%-14%，低于塔式。
03.結(jié)論
光熱現(xiàn)在和未來的造價均高于光伏。光伏發(fā)電單位千瓦造價已經(jīng)逼近煤電和氣電造價，未來造價會繼續(xù)下降，甚至低于火電造價。光熱發(fā)電用聚光、集熱組件替代火電的鍋爐，聚光集熱設(shè)備的造價很難低于鍋爐，因此，光熱造價將高于火電造價。
塔式光熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)在峰值效率和光伏相當，未來繼續(xù)提升效率的難度較大。光伏尚有提升效率的空間。
光熱配上儲熱裝置，可連續(xù)發(fā)電；光伏配上儲能裝置，也可連續(xù)發(fā)電。
槽式和塔式光熱適用于集中式電站（熱發(fā)電機組需要規(guī)模效應），碟式適用于分布式；光伏可用于集中電站和分布式。
