聚焦式太陽能熱發電系統（CSP）利用集熱器將太陽輻射能轉換成高溫熱能，通過熱力循環過程進行發電。作為一種開發潛力巨大的新能源和可再生能源開發技術，美國等國家都投入了大量資金和人力進行研究，先后建立了數座CSP示范工程，目前該項技術已經處于商業化應用前期、工業化應用初期。CSP只利用太陽直射能量，不接受天空漫輻射。由于太陽能的供給是不連續的，一部分CSP系統采用蓄熱技術來保障有效使用和提供時間延遲，另一部分CSP系統采用燃氣等作補充能源。這種混合動力技術可提供高價值的、可調度的電力。
　　CSP系統依其集熱方式的不同，大致分為槽式、塔式、碟式3種。槽式系統是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內傳熱工質加熱，直接或間接產生蒸氣，推動常規汽輪機發電。塔式系統是利用獨立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚焦到一個固定在塔頂部的接收器上，以產生很高的溫度。碟式系統是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡，接收器在拋物面的焦點上，接收器內的傳熱工質被加熱到高溫，驅動發動機進行發電。
　　槽式系統的技術已經成熟，正處于商業拓展階段，基本上沒有技術和經濟風險。美國加州有9個SEGS（Solar Electric Generating system）采用槽式系統，已運行15年，目前運行狀況更好，最大輸出功率354 MW，采用混合動力：75％太陽能，25％天然氣。但蒸氣最高溫度375℃，太陽能日效率20%,年效率15％。槽式系統是目前均化成本（LEC）最低的CSP系統，是美國能源部近期計劃推薦的優選項目。在西班牙、印度、埃及、希臘、墨西哥、摩洛哥、南非等國家都有不少槽式系統的示范工程。
　　塔式系統正處在研究其商業化可行性的階段。一些國家著手建立大容量的、參加電網統一調度的示范工程。（1）美國從1980年開始相繼完成Solar One、Solar Two兩個10MW級塔式CSP后，2002年與西班牙合作，在西班牙建造一個15MW級Solar Tres塔式CSP，預計2006年完工，這是第一個真正商業運作的項目。該項目的定日鏡組是Solar Two的3倍大，定日鏡的性能大幅提高，但制造成本卻下降了45%；它還采用了一個120MW.t高溫集熱器，熱流能力更強，熱吸收效率提高了3%；同時也采用了一個巨大的蓄熱系統，貯存6250Mt的硝酸熔融鹽，總容量600MW•h，可維持16h。由于采用了許多先進技術，預計年發電效率將提高6%，年利用系數將達到65％。（2）南非ESKOM公司準備建造一個100MW級塔式CSP，目前可行性報告己經出來。還有一些國家也建立了或正在建造塔式CSP，但規模不夠大，技術也未達到商業級應用水平。由于塔式CSP工作溫度可超過l000℃，太陽能效率通常比槽式高些，日效率可達23%，年效率20％。
　　一般地，槽式與塔式CSP系統可能不具備分布式發電的經濟性特點和潛在優勢，這是因為：
　�。╨）目前的發展策略集中在50MW以上的大系統，這對大多數分布式能源負荷場合顯得過大；
　�。�2）系統的安裝需要大量的土地，而分布式能源是一個位于用戶端或靠近用戶端的能源利用設施，而這些用戶端附近很難提供大量的土地；
　�。�3）供氣和電力輸出的基礎設施建設必須與當地供氣／電力公司的輸配系統相關聯，獨立性不強。這些特點決定了槽式與塔式系統將與傳統的一些中央發電系統競爭，但由于CSP系統的最大功率輸出通常與當地電網用電高峰一致，所以，CSP特別應用于電力削峰。
　　槽式與塔式系統的發電成本依賴聚光面積規模，即裝機容量，如50MW槽式電站的發電成本只有10MW電站的50%，因此建立大規模太陽能熱發電站是降低太陽能發電成本的趨勢和必要途徑。
　　美國Sandia國家實驗室預測，到2015年前后，槽式與塔式系統的均化成本分別約為5美分／度與4美分/度，到2020年前后，槽式與塔式系統的均化成本分別約為4.3美分/度與3.5美/度，應用前景和競爭力可想而知。
　　以點聚焦的模塊化的碟式系統輸出功率規模可從2～50kw，適用于分布式能源系統。輸出功率25kW的碟直徑10m，目前最先進的是碟式嘶特林系統，工作溫度750℃，太陽能日效率27%，年效率23％。但初裝費用幾乎是其他兩種CSP的2倍，MTBF（平均故障間隔時間）值尚不能滿足可靠性運行要求，在遠距發電方面又受到光伏電池的競爭，后者的安裝與運行維護成本低得多，因此離市場化還比較遠。
　　眾所周知，蓄熱（TES）技術是合理有效利用現有能源、優化使用可再生能源和提高能源效率的重要技術。蓄熱技術主要應用于以下3個方面：（l）在能源的生產與其消費之間提供時間延遲和保障有效使用；（2）提供熱惰性和熱保護（包括溫度控制）;（3）保障能源供應安全。
　　CSP優于光伏發電一項重要特點就是能采用相對經濟的TES技術，蓄電則非常昂貴。CSP系統中采用TES技術的目的是為了降低發電成本，提高發電的有效性，它可以實現：（l）容量緩沖；（2）可調度性和時間平移；（3）提高年利用率；（4）電力輸出更平穩；（5）高效滿負荷運行等。例如一塔式CSP系統，如果無蓄熱裝置，年利用率只有25%，有則能提高到65%，且不需要燃料作為后備能源。因此，TES技術將是CSP成功走向市場化，能與傳統電力相競爭的一個關鍵要素。
　　1 CSP系統中的蓄熱技術
　　先根據TES的機理，分別介紹CSP系統中的顯熱蓄熱、相變蓄熱及化學反應蓄熱。再討論TES的一般設計原則。
　　1.1顯熱蓄熱
　　CSP中的顯熱蓄熱是目前技術最成熟且具有商業可行性的蓄熱方式。顯熱蓄熱又分為液體顯熱蓄熱、固體顯熱蓄熱、液-固聯合顯熱蓄熱3種。
　　1.1.1液體顯熱蓄熱
　　槽式系統帶TES裝置通常有兩種布置形式：圖1的槽式系統常采用合成油作為傳熱介質（HTF）,熔融鹽液作為顯熱蓄熱材料，HTF與蓄熱材料之間有油-鹽換熱器，這種布置稱為間接TES。圖2的槽式系統采用熔融鹽液既作為HTF又作為顯熱蓄熱材料的方式，無油-鹽換熱器，這種布置稱為直接TES。后者的優點是可以減少一個換熱步驟，避免了HTF與蓄熱材料之間的不良換熱，而且適用于400～500℃的高溫工況。但后者也面臨一個問題：槽式CSP的管網系統是平面布置，且管道多，管內的HTF不容易排出，又由于熔融鹽的凝固點通常高于120℃，當采用熔融鹽液HTF時，就得使用隔熱和伴隨加熱的方法防止凍結，這樣導致初期投資與運行維護成本過大；以前也選用礦物油作為HTF/蓄熱材料時