一座大型太阳能热发电厂 即将投入运营 ，位于摩洛哥瓦尔扎扎特附近，据报道该电厂全面建成后将为一百万人供电。但是，什么是太阳能热发电，它与你可能更熟悉的太阳能电池板发电方式有何不同？
摩洛哥电厂采用抛物面槽式大型反射镜（如上图所示），将阳光聚焦到槽式焦线处管道内流动的流体上——所有光线都在此处被反射；采用抛物面形状，是因为它能将入射光束聚焦到一条线上。
该过程收集的热量可产生蒸汽，蒸汽可用于常规蒸汽轮机系统发电。与 低温太阳能热系统 不同，后者用于家庭或商业建筑的空气或水加热，而这些太阳能热发电厂在高温下运行，同时需要集中阳光和大面积集热区，这使摩洛哥沙漠成为理想选址。
这是对 应用更为广泛的“光伏” 技术的一种替代方案，用于利用阳光发电。在光伏系统中，阳光被光伏器件（通常称为太阳能电池）吸收，能量传递给材料中的电子，从而将太阳能直接转化为电能。有时，太阳能热发电与光伏被描述为相互竞争的技术；虽然在为某一具体场址确定发展路径时可能如此，但总体而言二者是互补的，应尽可能广泛地利用太阳能。
储能能力
目前，太阳能热发电系统的主要优势在于能够储存热量，并在之后用于发电。这使系统至少在一定程度上能够将发电与太阳能集热在时间上分离开来。这解决了大规模利用太阳能面临的最大挑战之一：天气条件变化带来的波动性，以及每24小时周期中无太阳能可用的黑夜时段。
为实现高效储能，该系统通常使用熔点较高（一般约为500-600°C）、由太阳能加热的熔盐。大多数近期的电厂设计都集成了储能系统，包括摩洛哥的电厂，据报道该电厂可储存足够热量，以额定功率每晚发电 三小时 的电量。随着电厂从首期起扩建，将可实现更多储能。相比之下，光伏系统若要在日照时段之外发电，电力需储存于电池或其他系统中，而这通常效率较低。
一些缺点
太阳能热发电系统存在若干缺点。首先，它需要直射阳光，因为无法聚集被大气散射的漫射光。这意味着这类系统仅限于晴天比例较高的地区，例如摩洛哥。
相比之下，大多数光伏系统可以利用全部阳光，因此更适用于更广泛的气候条件——不过，聚光光伏系统利用透镜或反射镜将阳光聚焦到高效太阳能电池上，同样需要直射阳光。
其次，太阳能热系统需要在高温下运行，既用于产生蒸汽，也为确保较高的热效率。这意味着系统在物理上必须足够大，才能收集所需的全部太阳能。与此同时，光伏系统可以在多种规模下高效运行，从非常小（可安装在家庭屋顶）到巨大（额定功率达数百兆瓦的电厂）。
第三，目前太阳能热发电系统的成本高于同等规模的光伏系统。部分原因在于光伏系统的市场更大—— 全球已装机约180GW光伏 ，而太阳能热发电装机仅为5GW（一座典型化石燃料发电站的规模约为1GW）。不过，随着经验积累和市场规模扩大，成本有望下降。
同样存在一些潜在挑战：确保反射镜准确跟踪太阳、保持镜面清洁，以及对水的需求（用于清洁和发电系统）。不过，系统设计的不断演进正在解决所有这些方面的问题。
太阳能热发电系统是利用太阳能的一项令人振奋的技术，可与用于供暖的低温太阳能热系统以及用于发电的光伏系统并存，适用于广泛的应用场景。究竟选择哪一种，取决于你希望如何利用能源以及系统将建在何处——归根结底，我们需要这三者共同为全球能源供应做出实质性贡献。
发表本文并不意味着世界经济论坛认同文中观点。
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作者：Nicola Pearsall，纽卡斯尔诺森比亚大学可再生能源教授。
图片：一名工人检查太阳能电池板。REUTERS/Carlos Barria.
