主题：太祖的神化和非神反证法-更新 -- smallox

对于太阳能热发电来说，接受太阳能的是热量接收器。聚集后的太阳光直接照射到集热器的表面(即每根换热管的表面)，换热管内工作介质高速流过，吸收了太阳辐射的能量，达到较高的温度和压力，从而推动热机运转。这方面我们可以选取热量吸收性能较好、利于热循环的工质，比如槽式热发电应用的是导热油，塔式太阳能热发电利用的是高温熔融盐；碟式太阳能热发电利用的是氢或氦。

塔式集热器模型

另外，集热器收集的热能转换为电能还需要配以高效的热机。这种热机的效率极限与传统能源的热机类似。区别在于常规汽轮机的蒸汽供应是由锅炉供给，蒸汽温度和压力可以达到很高，这使得目前汽轮机最高热电转化效率可以达到35%左右。而太阳能热发电的温度还无法达到锅炉燃烧的热度量值，故配备常规汽轮机后的效率极限远低于35%。

目前我们谈论太阳能热发电时，常常会提及斯特林热机（stirling engine），它对蒸汽要求没有常规汽轮机那么高，更适合分布式的太阳能热发电。在凡尔纳的科幻小说《海底两万里》里，那艘著名的潜艇诺第留斯号就是用斯特林机作为发动机。

值得一提的是，即使在科幻小说中出尽风头，实际上自斯特林发明斯特林热机这170年以来，斯特林机基本没有什么发展，这有点类似于当年爱迪生对特斯拉交流电的无情打压。在常规汽轮机逐渐成熟的时代里，具有非凡意义的斯特林机遭到了既有技术的压制。如今新兴的太阳能热发电给了斯特林机新的机会。

对于太阳能热发电而言，太阳光的猛烈程度亦直接关系到集热器的温度，集热器的温度越高，产生的蒸汽工质饱和度越高，更多的蒸汽可以参与推动涡轮机做功，效率自然也得到了提升。

为了提高太阳能利用率，缩小太阳能发电装置的体积，一方面，我们必须让太阳能反射镜能跟踪太阳的运转，时刻能捕捉到大束的太阳光并将其聚集。为此，科学家发明了“定日镜”，它能自动跟踪太阳的运转，调整反射镜的方向，便于单元体积的光电或光热转换设备能尽可能多得获取太阳能。另一方面，为了增强对太阳光的聚光效果，我们要提高反射镜的“聚光比”。目前具备定日功能的高聚光比的反射镜造价非常高，使得定日镜的成本仍占一个太阳能电站建造成本的很大一部分。这使得带定日镜的太阳能电价一直维持在0.5美元/度以上的高位。高效率与发电成本仍然是太阳能发电需要调和的矛盾。

在太阳能热发电中，光热转化效率最高的是碟式太阳能热发电。由于这种碟片式分布的反射镜聚光比可以达到3000以上，一方面使得接收器的吸热面积可以很小，从而实现较小的能量损失（接收器吸收的热量散失程度较低），光热转换比最高可达80%左右；另一方面这样高的聚光比可使接收器的接收温度达800 ℃以上，产生的蒸汽推动高效率的斯特林热机，实现由等容加热- 等温膨胀- 等容冷却- 等温压缩 4 个过程组成的热力循环，这个循环很接近于卡诺循环模型。根据热力学第二定律，在相同的高、低温热源温度T1与T2之间工作的一切循环中,以卡诺循环的热效率为最高。理想状态下，斯特林热机的热力使用效率几乎等于理论最大效率。

然而受限于热机的设计、工质选择、流体流动特性、传热特性、辐射换热等因素， 目前美国SIM公司生产的STM4-120型新一代斯特林发动机效率仅为29.6%。欧美一些科研机构声称在实验室条件下可实现斯特林热机效率达到40%左右。要特别注意的是，斯特林热机40%的效率是现有制造工艺下，最接近于理想卡诺循环下的转化效率，蒸汽推动热机做功几乎不可能再高于此值。

如此算来，太阳能热发电的光能→机械能最高转化效率可以达到40%*80%=32%。热机再推动发电机运转，最终总的光电转化效率可以达到30%左右。