碟式斯特林光热发电技术是一种基于聚光技术和斯特林发动机技术的高效太阳能发电技术。碟式斯特林光热发电技术在政策、科研和商业化的大力推动下发展迅速，当储能问题得以解决，并且成本进一步下降后，碟式斯特林光热发电技术在规模供能和分布式供能领域将具有很强的竞争力。
　　
　　碟式斯特林光热 实际发电率高达30%
　　光热发电的模块性、规模性和与电网的匹配性好、转化效率高，更适合用于地面模块化、规模化发电。光热发电具有非常好的技术潜力和商业化前景，对太阳能利用技术的广泛应用具有积极意义。
　　
　　目前，光热发电技术按照采集方式可分为槽式（菲涅尔式）、塔式和碟式三种光热发电系统。其中，碟式斯特林光热发电系统利用旋转抛物面反射镜，将阳光高倍汇聚于光热转换材料上，最佳选择就是用转化来的热能直接驱动斯特林发电机发电。
　　
　　碟式斯特林光热发电系统主要由碟式聚光器、斯特林发动机、发电机和发电控制系统组成。碟式斯特林光热发电系统的核心部分是斯特林发动机，一般也被称为外燃机或热气机，是一种外燃式闭式循环活塞发动机，与内燃机的区别是工作介质不参与燃烧，仅通过外部热源间接加热工作介质。太阳光经过碟式聚光器和光热转换材料的汇聚和转换，加热位于碟式聚光器焦点处的斯特林发动机头部加热器内的高压氢气，通过等温压缩-等容-等温膨胀-等容的斯特林循环推动活塞，并通过曲柄连杆传动机构带动发电机直接输出380V/50Hz的工频交流电。
　　
　　碟式斯特林光热发电系统的工作温度在800℃以上（斯特林电机低于600℃很难正常工作），其能量密度高但每台总量小且分散，如通过气体导热介质汇聚在一起势必造成巨大的能量损耗，采用斯特林电机就地发电是目前的最优发电方式，实际发电效率高达15%-27%，若再辅以储能电池实际利用率还可得到大幅提高。高工作温度所带来的高发电效率使得碟式斯特林光热发电系统与其他光热发电系统相比具有巨大的技术优势，也符合光热发电不断追求更高工作温度的趋势。
　　碟式斯特林光热发电系统还具有以下几个特点与优势。
　　
　　发电效率高。碟式斯特林光热发电系统采用二维跟踪技术（槽式光热发电系统采用一维跟踪技术）使得碟式聚光镜始终正对太阳，获得最佳的聚光效果；碟式斯特林光热发电系统的热传导路径最短，导热过程中的热损失最小；斯特林发动机属于外燃机，其工作循环的理论效率和实际效率都显著高于内燃机。以上特点使得碟式斯特林光热发电系统的实际发电效率达到前面提到的30%。
　　
　　模块化好、适合分布式发电。碟式斯特林光热发电系统可单机标准化生产，使用寿命长、运行灵活性强。目前碟式斯特林光热发电装置单台的额定功率一般为3.5kW、10kW和25kW，还有在此基础上升级改动的3kW、11kW、20kW和38kW等机型，即可单独使用也可串联使用，碟式斯特林光热发电系统的规模可以从几十个kW到几十MW，没有规模效应(一般槽式、塔式需要30MW以上)，特别适合用于分布式发电。
　　
　　占地面积小、对地形要求低。碟式斯特林光热发电技术的占地面积是所有太阳能利用技术中最小的，平均每千瓦的接收面积为4平米，占地面积为10平米左右，仅为传统光伏发电占地面积的一半。并且碟式斯特林光热发电设备单台体积小，加之采用二维跟踪技术，对地形的要求是最小的，甚至可在坡度不大的山坡上进行建设。（表1）碟式斯特林光热发电是建立在单机基础上的，仅通过简单的串联就可以达到预定的规模要求，在维护方面灵活、高效。碟式斯特林光热发电与其他太阳能利用技术（槽式、塔式、光伏）相比，是最节水的技术，它的耗水量仅为某些传统技术的几十分之一甚至百分之一。这些运行和维护上的特点为碟式斯特林光热发电的商业化提供便利。
　　
　　碟式斯特林光热发电具有多方面的技术优势，但它的技术缺点也很明显。碟式斯特林光热发电是利用小规模、高密度的热量直接高效地转化为电能，而槽式、塔式光热发电利用的是大规模的热量驱动汽机发电，所以碟式斯特林光热发电不能像槽式、塔式光热发电那样利用大规模储热装置来进行储能，导致目前输出稳定性不高、不能满足供暖需要。碟式斯特林光热发电输出的是工频交流电，没有储能系统也能较好地上网，但若要保证高的发电品质、提高实际利用率和适合分布式或独立式应用就必须拥有储能系统。最适合碟式斯特林光热发电的储能方式就是电化学储能，即储能电池，目前，仍没有碟式斯特林光热发电与能量型储能系统成功结合的示范项目。
　　
　　国产四气缸的斯特林发动机 技术上更先进
　　能源需求的增长和环境保护的压力为我国清洁能源高效利用和分布式供能系统的发展提供了强大动力。《太阳能发电“十二五”发展规划》中明确提出，到2015年底，太阳能发电装机容量达到2100万千瓦以上，年发电量达到250亿千瓦时，并且支持在城区及各类产业园区推进太阳能等新能源技术的综合示范应用，替代燃煤等传统的能源利用方式。国家发展改革委在《产业结构调整指导目录（2011年本）》中将太阳能光热发电作为重点扶持发展项目。并且，目前光热发电的发展在国家的大力推动下呈加速趋势，将在2015年底提前达到预期发展指标。
　　
　　碟式斯特林光热发电示范站在欧洲、美国已经陆续有示范站相继落成，示范规模已经从几百kW级向几十MW级发展。其中比较成功的MW级碟式斯特林光热示范站是位于美国犹他州Tooele陆军仓库的1.5MW项目，已经正式运行。欧盟NER300投入2亿欧元支持两个碟式斯特林光热发电项目，一个是位于塞浦路斯东部的拉纳卡，总装机为50.76MW，规划由16920个在美国Powerdish-3kW斯特林发动机基础上的碟式光热发电系统组成的Heliopower项目，另一个是位于希腊西北部的Florina，总装机为75.3MW，由25160个单机为3KW的斯特林碟式光热发电系统组成的希腊Maximus项目。这两个示范兼半商业化的项目将极大地推动碟式斯特林光热发电的发展。
　　
　　相比之下，中国的碟式斯特林光热发电起步较晚，目前国内只有为数不多的几个示范项目。
　　
　　鄂尔多斯100kW碟式斯特林光热发电示范站，由瑞典Cleanergy公司与大连宏海公司共同建设，是中国第一个正式运行的碟式斯特林光热发电示范站，采用的是德国双气缸10kW斯特林发动机（Solo Kleinmotoren GmbH-V161）。
　　
　　V161斯特林发动机经历了近30年的发展，可以说是目前最成熟的商业化斯特林发动机，性能稳定、经济性好、标准化程度高。在V161斯特林发动机的基础上，一些公司还根据光照强度和自身控制技术开发了9kW、11kW等不同功率的斯特林电机用于示范。
　　
　　云南楚雄1MW碟式斯特林光热发电示范站，由西安航空动力建设，预计在2014年正式运行，采用的是在美国SES-Sun catcher四气缸25kW斯特林发动机技术的基础上自主研发的20kW斯特林发动机。四气缸的斯特林发动机功率大，在技术上比德国V161发动机更先进，但由于四气缸斯特林发动机的结构复杂、对工艺要求高，尚处在研发阶段，已经商业化运营的碟式斯特林光热发电设备公司依然投入大量精力用于斯特林发动机的升级换代。在美国SES-Sun catcher四气缸25kW斯特林发动机技术的基础上，国内外诸多厂家陆续推出了20kW、25kW和38kW等不同功率的样机进行示范。
　　
　　装机成本是能否市场化的 主要影响因素
　　随着碟式斯特林光热发电技术前景逐步显现，越来越多的公司投身于碟式斯特林光热发电技术的研发与商业化运行。目前主要有SBI（原SES）、Infinia、Cleanergy、西安航空动力、大连宏海和浙江康迪斯等几家公司碟式斯特林光热发电技术上走在了前列，其中SBI(原SES)、Infinia、Cleanergy技术领先，尤其是在核心技术斯特林发动机方面实力雄厚，而国内的公司则在跟踪系统、聚光系统的成本方面具有优势。
　　
　　光热发电的成本很高，所以其是否能够真正商业化，一方面依靠技术的成熟(主要是光热转换材料、聚光系统、斯特林发动机和上述的储能问题)，另一方面就是要看其装机成本是否与其他新能源发电相比具有竞争力。
　　
　　碟式斯特林光热发电在2012年的装机成本是5万元/kW，到2013年时装机成本已经降低到3万元/kW，在2014年其装机成本将会达到2万元/kW，除了聚光系统和跟踪系统形成产业之外，其核心部件斯特林发动机的成熟和逐步标准化是碟式斯特林光热发电装机成本迅速下降的主要原因。碟式斯特林光热发电在与规模光伏发电和其他光热发电形式(槽式、塔式)商业化竞争中，碟式斯特林光热发电技术也是未来商业化中竞争力较强的。
　　
　　可以预见，未来国内生产厂家与国外技术的联合有可能率先打开中国的碟式斯特林光热发电商业化市场，并且要与国内电力、电网企业联手推动大规模或分布式碟式斯特林光热发电市场。当碟式斯特林光热发电系统解决储能问题后，并且装机成本降到1.5万/kW时，碟式斯特林光热发电的商业化就将会迎来蓬勃的发展。
　　(赵骁单位：清华大学核能与新能源研究院，中国大唐集团科学技术研究院。方谋单位：清华大学核能与新能源研究院。李少华、郭婷婷、何向明、王要武 单位：中国大唐集团科学技术研究院 ）