提到太阳能发电，你可能会很自然地想到光伏电池；然而，还有另外一种利用太阳能发电的技术，即“太阳热能集中技术”。根据论证，该技术无疑有着更加光明的前景
“太阳热能集中技术”
为了扩大太阳能发电产能，不久前，总部设在加尼福利亚州的亮源能源公司（BrightSource Energy）签署了迄今世界上最大的两笔太阳能发电合同（计划建造14个太阳能连锁热电站），预计投产后供电量将达到2600兆瓦，足够180万家庭用电之需。通过光伏电池将太阳热能转化为电能，是一种最为常见的太阳能发电形式。然而，为了完成这一壮举，亮源能源公司将采用“太阳热能集中技术”的塔式发电系统――由成千上万块镜片集中把能量反射到一个中央吸热塔上以产生热能，再利用热能产生的蒸汽驱动涡轮机发电，不再使用传统的光伏电池板技术。
由软件控制的成千上万块镜面在发电塔周围形成了一个“抛物面”
与光伏太阳能工程相比，采用“太阳热能集中技术”建造的热电站具有规模大和成本低的优势。英国新能源财经咨询公司的纳撒尼尔·布拉德（Nathaniel Bullard）认为，与其他可再生能源相比，太阳能热电可能是单位电力负荷的最佳匹配（所产生的热能可以存储），不像光伏发电系统波动得那么剧烈。此外，由于是通过热能驱动涡轮机发电，只要安装上天然气锅炉，太阳能热电站就可以像燃煤发电厂那样运行了。
除了上述优点，促进太阳能热电产业发展的主要因素是，在限制二氧化碳排放的同时，尽可能提高可再生能源发电的比例。根据新能源财经咨询公司提供的数据，在全球范围内，正在计划中的利用太阳热能发电的产能约为1.2万兆瓦；而到目前为止，利用太阳热能发电的仅500兆瓦左右。为了使太阳能量利用的最大化，美国国家可再生能源实验室的马克·梅霍斯（Mark Mehos）称：从理论上讲，美国西南部的太阳能热电产能可达1100万兆瓦，相当于美国目前发电总量的10倍。
利用太阳光获取热量的技术可以追溯到几千年前。在古代中国和古希腊，人们曾经利用镜子或透镜聚集太阳光以此点火。1913年是一个转折点。美国的发明家弗兰克·舒曼（Frank Shuman）在埃及建造了第一座大型的太阳热能抽水站：以5个抛物槽状反光镜为基础（每个反光镜长62米），将太阳光聚集在与反光镜等长的管子上，反射致使管子内的水升温，由此产生的水蒸汽驱动一个与水泵连接的动力装置，每分钟可以从尼罗河中抽取6000加仑的水到附近的田野里。
想方设法聚集能量
自从1970年代的石油危机爆发后，人类开始加快了替代能源研究的步伐，美国、西班牙等少数国家开展了利用太阳能发电的试验。第一个以商业化规模实施该技术的是以色列的鲁兹国际公司（Luz International）。
1980年代中期，鲁兹公司开始在加州的莫哈韦沙漠建造一系列的太阳能热电站。与舒曼的方法类似，该公司通过槽式镜面将阳光聚集在作为传热液体（油）的管子里。一旦温度达到摄氏390度时，热油被抽到所谓的“单元机组”里，并经过一系列的热换转变成蒸汽，为蒸汽涡轮机的运转提供动力。
到了1990年代初，鲁兹国际公司建造了9个太阳能热电站，产能达到354兆瓦。该公司董事长、现是亮源能源公司董事长的阿诺德·戈德曼（Arnold Goldman）说：太阳能热电约占当时全世界太阳能发电量的90%。然而当天然气价格下降之后，美国又没有新的税收激励措施出台，致使太阳能热电产业的发展停顿了近20年的时间。而在此期间，太阳能光伏发电技术逐渐占领了市场，到2007年，其装机容量达到9200兆瓦。
鉴于多年来抛物槽反射镜面系统取得的初步效率，太阳能热电产业现正处于复苏阶段。目前，这类工程正吸引着大量的资金，位于新墨西哥州的天空能源公司（SkyFuel）正在尝试用低价的反光薄膜来代替造价昂贵的曲面玻璃镜面；包括一些与抛物槽反射镜面系统同时开发、但未进入商业化运作的具有竞争力的其他太阳能热电技术，目前也跃跃欲试。
图为抛物槽反射镜面系统
就亮源能源公司将采用的“太阳热能集中技术”而言，无数片被称为“定日镜”的反射镜片将太阳光聚集到呈塔状的中央吸热器上，通过热交换产生蒸汽后，被送到“单元机组”中驱动涡轮机运转，进而产生电能。公司执行总裁约翰·伍拉德（John Woolard）指出：这种“塔式系统”所产生的温度可达550摄氏度，可以获得比抛物槽反射镜面系统更高的热电转换效率，泵损也较少。2007年，第一个商业塔式发电系统在西班牙运行。
无论在经济和技术上，“太阳热能集中技术”比以往更为成熟，那就是利用大量成本较底的镜面，由计算机系统调节方向，可以确保镜面更加准确地追踪和反射太阳光。地处加州帕萨迪纳的太阳能电力公司（eSolar）是一家“塔式发电”技术的开发商，该公司执行总裁比尔·格罗斯（Bill Gross）称，他的公司目前使用的软件，“转动”着成千上万块镜面，在发电塔周围形成了一个不断变化的抛物面。
热能存储与技术创新
塔式发电系统和抛物槽反射镜面系统都可以以高温熔盐的形式储存热能，即便在没有光照的情况下，也能产生蒸汽用以发电。1年中，如果没有热储存设施的太阳能热电厂，其运行时间只有30%左右；反之，运行时间可达70%或更长。遗憾的是，由于热储存设施耗资较大，一般只有在政府提供激励措施时才能收回投资。
譬如，西班牙的太阳能热电生产商可以享受到政府有保障的回购电价补贴，致使西班牙的发电厂纷纷投资于热储存设施，力求售电能力的最大化。而在美国，政府对太阳能热电项目的激励措施是减免30%的投资税赋或等值的现金补贴。其结果是，电厂为了获利通常减少对热储存设施的投资。
那么，有没有其他可以替代热储存设施的方案？最初，鲁兹国际公司的太阳能热电站都装有天然气反应炉，在没有光照的情况下也可以产生蒸汽；况且现有的太阳能热电厂本身装有单元机组和涡轮机，额外的花费应该是少量的，包括还可以扩大太阳热能采集器产生的蒸汽来驱动现有煤电厂或气电厂的涡轮机。加州帕洛阿尔托市的电力研究所正在研究其可行性：是否可以在现有的太阳热能发电站中成为一种减少燃料和碳排放的手段。
除了抛物槽和塔式发电系统外，还有一项把曲面镜、碟形镜与热机（斯特林发动机）结合在一起的太阳能热电技术：在这项设计中，由镜面聚集阳光产生的热量通常可以为斯特林发动机提供动力。同时，通过发动机的压缩和扩张把热能转化为机械能，由活塞驱动机械轴，进而驱动发电机进行发电。
在探索利用太阳热能发电技术上，美国桑迪亚国家实验室太阳能项目经理托马斯·曼西尼（Thomas Mancini）认为，在目前的经济形势下，阻碍这一领域发展的障碍是难以筹到所需的资金。其结果是，一些宣布要建设的项目可能会拖延，甚至有可能永远也建不起来。
尽管太阳能热电技术不会产生二氧化碳的排放，但还是会对环境产生一些其他的负面影响。通常，太阳能塔式发电和抛物槽式系统都是利用水冷却的，每年需要的用水量达几百万加仑，尤其在沙漠缺水的环境中会付出额外的代价。最近，加州能源委员会敦促新纪元能源公司，要求他们在加州科恩县的太阳能热电项目中考虑使用空冷技术来替代水冷却。另一个潜在问题是：在偏远地区建造太阳能发电厂需要架设新的输电线网，也存在审批困难和成本的问题。
虽然存在上述问题，仍然有大部分人认为太阳能产业的规模应大幅度扩张。伍拉德就是其中之一，他认为太阳能热电技术将超过太阳能光伏技术，重新获得其历史上曾经拥有的领先地位。同时他也指出，不应低估光伏技术的竞争：薄膜太阳能电池模块的价格下降很快，利用该技术发的电在未来可能比太阳能热电更便宜。
不管哪种技术领先，两者的竞争肯定会不断地促进技术的革新，使洁净电能的供应越来越多。
资料来源 The Economist
责任编辑 则 鸣