塔式 / 槽式光热电站技术对标研究

聚光太阳能热发电（CSP）两大主流技术路线的全景对标、竞争格局与决策路径

报告编号：OGF-A-022 出品方：北京经纬智汇信息咨询有限公司 报告日期：2026 年 6 月 保密级别：内部参考（限委托方及授权人员） 版本：V1.0 报告定位：技术导向 + 市场导向（兼顾政策导向与商业导向）｜深度技术｜全球视野｜全时间轴｜强决策导向 适用读者：管理层 / 决策者、技术人员（工程师 / 研究员）、投资方与关注能源转型的专业读者

执行摘要

聚光太阳能热发电（Concentrating Solar Power，CSP，又称光热发电）正处在一个关键的技术分水岭。本报告以"塔式（中央接收器）"与"槽式（抛物面槽式）"两大主流技术路线的对标为核心，系统梳理其技术原理、关键参数、发展脉络、核心专利、全球竞争格局与技术经济性，并给出面向中国企业与投资方的决策建议。

第一，市场格局已发生根本性转移：塔式取代槽式成为新增装机主流。 从存量看，全球累计约 7.8GW 光热装机中槽式仍约占六成，这是 1980 年代以来三十余年商业化积累的结果；但从增量看，全球在建项目中塔式占比已升至约七成。中国是这一转移的核心推动者——据国家能源局《2025 年可再生能源并网运行情况》，2025 年中国光热新增装机约 94 万千瓦（同比增长约 203%），累计达约 182 万千瓦（同比增长约 107%），居全球第三，且新增项目以塔式熔盐为绝对主流。

第二，技术参数上塔式在高温端全面占优，但槽式在成熟度与可靠性上仍有不可替代的价值。 塔式聚光比可达 300–1000 倍、熔盐工作温度 565℃、配置 10 小时储热时容量因子可达 49–63%；槽式导热油温度上限仅约 393℃，无储热时容量因子仅 20–25%。但槽式拥有最长的商业运行记录（美国 SEGS 运行逾 30 年）、最低的系统性故障率与最高的地形容错度，在中小规模、高纬度、分布式供热场景中仍具优势。

第三，度电成本（LCOE）持续下降但仍高于光伏，光热的真正护城河在于"长时储能 + 可调度性"。 据 IRENA《Renewable Power Generation Costs in 2024》，全球光热加权平均 LCOE 已降至约 0.092 美元 / 千瓦时（较 2010 年累计下降 77%）；中国光热 LCOE 在 2024 年降至约 0.55 元 / 千瓦时（较 2016 年首批示范项目的 1.15 元 / 千瓦时下降约 52%）。但光伏 LCOE 仅约 0.043 美元 / 千瓦时。因此，光热在"纯发电量"经济性上无法与光伏竞争，其价值锚点在于自带 10 小时以上物理储热、同步发电机带来的电网惯量与深度调峰能力——光热真正的竞争对手不是光伏本身，而是"光伏 + 电池储能"的系统组合。

第四，中国已建成全球最完整的光热产业链，国产化率超过 90%。 青海中控德令哈项目设备材料国产化率达 95% 以上，真空集热管已打破德国 Schott 的长期垄断，浙江可胜技术成长为全球塔式龙头，西子洁能为熔盐储能龙头。短板集中在熔盐泵、熔盐阀、熔盐流量计、旋转接头等少数高精度部件。

第五，第三代 CSP（Gen3）成为下一轮技术制高点的争夺焦点。 美国能源部 SunShot 计划瞄准 5 美分 / 千瓦时与 700℃以上 + 超临界 CO₂ 布雷顿循环；中核集团于 2025 年底实现全球首台商用超临界 CO₂ 发电机组商运，并启动"熔盐储能 + 超临界 CO₂ 发电"示范，预计 2028 年完成。

核心决策建议可凝练为三个阶段：短期（0–12 个月）以"塔式熔盐为主轴"完成技术选型与立项；中期（12–36 个月）锁定国产化供应链、攻关进口替代短板、绑定沙戈荒大基地一体化配套；长期布局第三代技术（超临界 CO₂ + 高温储热）并抓住中东沙特、一带一路出海窗口。投资方应重点关注度电成本向"十五五"中后期约 0.4 元 / 千瓦时下降的降本曲线，以及盈利模式从"电价补贴"向"电能量 + 容量电价 + 辅助服务"多轨制的转型。

*图ES-1 全球光热发电技术路线分布与中国新增装机增长双轴图*

01 · 调研背景与目标

1.1 调研缘起与问题意识

在"双碳"目标与新型电力系统建设的双重驱动下，可再生能源正从"装机替代"迈向"电量替代"乃至"电力支撑替代"的新阶段。光伏与风电凭借极低的度电成本实现了爆发式增长，但其固有的间歇性、波动性与"看天吃饭"特征，使电力系统对"可调度的清洁电源"产生了刚性需求。在此背景下，自带大容量物理储热、可像常规火电一样平稳出力并参与调峰调频的光热发电，重新获得了战略关注。

然而，光热发电内部存在两条长期并行、各有拥趸的技术路线——历史更悠久、商业化记录最长的槽式（抛物面槽式），与温度更高、效率上限更高、近年快速崛起的塔式（中央接收器）。对于正在评估光热项目立项、技术选型或产业链投资的决策者而言，"塔式还是槽式"已不再是一个学术问题，而是直接关乎数十亿元投资成败的现实抉择。

本报告正是为回应这一现实需求而设。我们试图回答三个层层递进的核心问题：

• 现状是什么——塔式与槽式在技术原理、关键参数、成熟度、成本上究竟有何本质差异？全球与中国的市场格局、竞争主体、产业链分工现状如何？
• 方向在哪里——两条路线各自的瓶颈突破点、降本路径、适用场景边界在哪里？第三代 CSP 与多能互补模式将如何重塑竞争格局？
• 如何决策——对于不同诉求的企业与投资方，应如何在两条路线之间做出选型、布局与出海决策？

1.2 核心调研问题

围绕上述三大问题，本报告设定以下具体调研议题：技术原理与系统构成对标；核心技术参数（聚光比、温度、效率、容量因子、储热时长、水耗、占地、造价）量化对标；技术发展全时间轴梳理；核心专利与技术壁垒识别；全球市场格局与主要厂商竞争分析；技术经济性（LCOE 与降本曲线）与商业模式演变；典型标杆电站案例研究；风险与挑战识别；趋势展望与分角色行动建议。

1.3 调研范围界定

• 技术范围：以塔式与槽式两大主流路线为对标主体，线性菲涅尔与碟式斯特林作为补充对照。
• 地域范围：全球视野，重点覆盖中国、西班牙、美国、中东北非（摩洛哥、阿联酋 / 迪拜、沙特）、智利、南非、澳大利亚等光热重点市场。
• 时间范围：全时间轴，自 1980 年代美国 SEGS 槽式电站起步，经第二代塔式熔盐崛起，至当前格局，并前瞻第三代技术。
• 数据时效：重点采集近三年（2023—2026 年）的最新数据与项目动态。

1.4 调研方法说明

本报告采用"多源信息交叉验证 + 定性定量结合"的方法。信息来源涵盖国际权威机构（IEA、IRENA、美国 NREL 国家可再生能源实验室、Sandia 国家实验室、SolarPACES）、政府主管部门（中国国家能源局、国家发改委）、行业垂直媒体与研究平台（CSPPLAZA 光热发电网、中国光热联盟）、市场研究机构、学术论文及各电站官方资料。所有关键数据均标注来源机构与年份，并在文末以 GB/T 7714—2015 标准格式汇总参考文献，辅以五级可信度评级，供读者甄别。

说明：考虑到不同来源在统计口径（装机 vs 收入、存量 vs 增量、是否含兆瓦级以下示范项目）上的差异，本报告对存在口径分歧的数据均予以注明，请读者在引用时注意区分。

02 · 技术现状全景

2.1 光热发电的技术定义与核心原理（白话版）

光热发电与人们更熟悉的光伏发电（PV）有本质区别。光伏直接把光子转化为电子（光电效应），而光热发电走的是"先发热、再发电"的路线：用大面积的反射镜把分散的阳光聚焦到一个小范围，把工质（导热油、熔盐或其他介质）加热到几百摄氏度的高温，再用这股高温热量烧出蒸汽、推动汽轮机发电——本质上是"用太阳替代煤炭的火电厂"。

正因为中间多了"热"这个环节，光热发电天然具备一项光伏不具备的能力：热量可以低成本、大规模、长时间地储存起来。把白天多余的高温熔盐存进保温罐里，晚上或阴天再取出来发电，电站就能像常规火电一样 24 小时平稳出力。这正是光热在新型电力系统中被重新重视的根本原因。

按聚光方式的不同，光热发电分为四条技术路线，可归为"线聚焦"与"点聚焦"两大类：

• 线聚焦：把阳光聚焦到一条"焦线"上，聚光比较低、温度较低。包括槽式（抛物面槽式）与线性菲涅尔。
• 点聚焦：把阳光聚焦到一个"焦点"上，聚光比高、温度高。包括塔式（中央接收器）与碟式斯特林。

2.2 塔式（中央接收器）的系统构成与工作原理

塔式电站由四大子系统构成：

• 定日镜场（Heliostat Field）：由数千至数万面双轴跟踪的平面反射镜组成，环绕或半环绕中央吸热塔布置。每一面定日镜都独立跟踪太阳，始终把阳光精准反射到塔顶的吸热器上。这是塔式电站成本占比最高的子系统（约占总投资 38%—51%）。
• 吸热塔与吸热器（Tower & Receiver）：吸热塔高度从百米级到 260 米以上不等（迪拜 Noor Energy 1 的吸热塔高达 263 米，为全球最高）。塔顶的吸热器接收聚焦后的高强度辐射，把流经其中的熔盐从约 290℃加热到 565℃。
• 储热系统（双罐熔盐）：采用"冷罐—热罐"双罐结构，二元硝酸熔盐（约 60% 硝酸钠 + 40% 硝酸钾）既是传热介质也是储热介质。高温熔盐储于热罐，需要时经换热器放热产生蒸汽。
• 动力岛（蒸汽发生 + 汽轮发电机组）：高温熔盐加热给水产生过热蒸汽，驱动汽轮机带动发电机发电，与常规火电的动力岛基本一致。

塔式的核心优势在于：聚光比高（300—1000 倍）使工作温度大幅提升，从而提高朗肯循环效率；熔盐直接吸热（无需导热油中间环节），减少了换热损失；定日镜场分散布置，对地形坡度的容忍度较高；管道短，寄生热损失小。

2.3 槽式（抛物面槽式）的系统构成与工作原理

槽式电站同样由聚光、集热、储热、发电四大环节构成，但聚光与集热方式不同：

• 抛物面槽式聚光镜（单轴跟踪）：一排排横截面为抛物线的槽形反射镜，沿南北方向布置，单轴跟踪太阳，把阳光聚焦到位于焦线上的集热管上。
• 真空集热管（HCE，Heat Collection Element）：这是槽式的核心部件，由内层金属吸热管（表面镀选择性吸收涂层）与外层玻璃管构成，两层之间抽真空以减少热损失。传热介质（导热油或熔盐）在金属管内流过被加热。
• 传热介质与储热系统：传统槽式采用导热油（如 Therminol VP-1），工作温度上限约 393℃；新一代槽式改用熔盐作为传热介质，温度可提升至 500—550℃。储热同样采用双罐熔盐。
• 动力岛：导热油 / 熔盐经换热器产生蒸汽驱动汽轮机发电。

槽式的核心优势在于：技术最成熟、商业化记录最长（美国 SEGS 自 1980 年代运行至 2021 年）、单位故障率低、运行可靠性高、产业链配套完善。其核心劣势在于：导热油温度上限制约了循环效率；集热管沿焦线分布，传热介质需在数公里管道中循环，寄生热损失较大；对地形平整度要求较高。

2.4 两类补充技术路线：线性菲涅尔与碟式斯特林

线性菲涅尔（Linear Fresnel）：用一组接近水平的平面或微弯镜面，模拟抛物面的聚光效果，把阳光反射到固定在上方的集热管上。其优势是结构简单、镜面成本低、抗风性好、占地省、无需高塔；劣势是光学效率偏低，工作温度通常在 250—300℃（熔盐菲涅尔可提升至 550℃），整体效率约 8—12%。中国三峡哈密 100MW 熔盐菲涅尔项目（2025 年 9 月全容量并网）、兰州大成敦煌 50MW 菲涅尔（世界首座商业化菲涅尔电站）是代表性案例，因模块化程度高、降本潜力大而受到关注。

碟式斯特林（Dish/Stirling）：采用旋转抛物面碟形聚光镜实现点聚焦，焦点处布置斯特林发动机直接发电。其单机光电效率最高（可达 28—30%），但单机容量小（0.1—0.5MW）、成本高、难以配置储热，目前仅限于示范应用，未实现规模化商业化。

2.5 发展脉络与技术成熟度评估

从技术成熟度（TRL）看，四条路线呈现明显梯度：

• 槽式（导热油）：TRL 最高（已达成熟商用阶段），是迄今商业化记录最长、累计装机最大的路线。
• 塔式（熔盐）：TRL 次之，但已完成大规模商业验证（Gemasolar、迪拜、智利、南非及中国多个百兆瓦级项目），是当前新增市场的主流。
• 线性菲涅尔（熔盐）：TRL 处于商业化早期，中国正通过大型项目推动其成熟。
• 碟式斯特林：TRL 停留在示范阶段，未实现商业化突破。
• 第三代 CSP（超临界 CO₂ + 高温固体颗粒 / 氯化熔盐）：仍处于研发与中试阶段，是下一轮技术竞争的焦点。

2.6 国内外整体发展现状

国际：西班牙（约 2.3GW）与美国（约 1.8GW）是历史存量大国，但近年新增基本停滞——西班牙因 2013 年取消上网电价补贴而停止扩张，美国自 2020 年后无新的 CSP 项目立项（Ivanpah 甚至面临 PPA 提前终止）。中东北非（摩洛哥、阿联酋、沙特）成为增速最快的区域，依托全球顶级的太阳直射辐照（DNI）资源与主权资本支持，建成了一批全球标杆项目。智利、南非、澳大利亚等高 DNI 国家也有标志性项目落地。

中国：自 2016 年首批示范项目启动以来，中国后来居上，已成为全球光热新增装机的绝对主力。2024 年中国贡献了全球新增装机的约 71%；截至 2025 年底累计装机约 182 万千瓦，已投运商业化电站达 21 座，在建与规划项目储备充足，并建成了全球最完整的光热产业链。中国的崛起，标志着全球光热发电的产业重心已从欧美转移至中国。

*图2-1 四类光热技术路线原理对比示意图*

*图2-2 四类技术成熟度（TRL）与商业化进程时间轴*