光热的典型应用涉及非常广泛的领域，这里主要介绍广泛使用的光热发电系统和太阳能热水器的典型应用及其结构。
光热发电系统
聚光光热(CSP:Concentrated Solar Power)发电的基本原理是:系统先使用汇聚的太阳光将热量接收器中的介质(液体或气体)加热到非常高的温度，然后把这部分热量转换为机械能，再从机械能转化为电能。与之相对的，传统太阳能光伏发电则是使用半导体光电转换器件(光伏电池)将光能直接转化为电能。
根据聚光器形式的不同，构成了不同的光热发电系统，具体如下:
(1)抛物面槽式光热系统
抛物面槽式系统是目前技术最成熟、应用最广泛的聚光发电技术，系统主要由两大部分组成:由数百行抛物面槽式反射镜构成的太阳能集热场，和一套传统的蒸汽涡轮发电装置。在一些较新的槽式光热电站中还有一个重要组成部分:储热罐。它使用融盐作为介质将太阳能以热能的形式储存起来，需要的时候再放出热量用于发电。但储热装置的加入会明显提高项目的单位功率造价。
抛物面槽式光热发电电站的优势在于它所使用的技术已非常成熟，建设风险较小，而越来越多的成功商业化电站也使得采用此项技术的工程更受银行贷款的信任，在这样的良性循环下，成就了抛物面槽式技术在全球已投产光热发电电站中93.6%的市场份额(以装机容量计)。主要缺点是耗水量大，发电效率相对较低。
(2)集热塔式光热发电系统
塔式光热发电电站的具体结构多种多样，单块定日镜的面积从1.2 平方米至120 平方米不等，塔高也从50 米至165 米不等，聚光倍数则可以达到数百倍至上千倍。塔式光热发电电站可以使用水、气体或融盐作为导热介质，以驱动后端的汽轮发电机(若采用融盐作为导热介质，则需加装热交换器，但储能能力较好)。
塔式光热发电的主要优势在于它的工作温度较高(可达800~1000摄氏度)，使其年度发电效率可以达到17%~20%，并且由于管路循环系统较槽式系统简单得多，提高效率和降低成本的潜力都比较大。塔式光热发电电站采用湿冷却的用水量也略少于槽式系统，若需要采用干式冷却，其对性能和运行成本的影响也较低。其缺点也是明显的:为了将阳光准确汇聚到集热塔顶的接收器上，对每一块定日镜的双轴跟踪系统都要进行单独控制，而槽式系统的单轴追踪系统在结构上和控制上都要简单得多。
(3)线性菲涅尔式光热发电系统
线性菲涅尔式光热发电系统是一种结构更为简单的系统，它采用靠近地面放置的多个几乎是平面的镜面结构(带单轴太阳跟踪的线性菲涅尔反射镜)，先将阳光反射到上方的二次聚光器上，再由其汇聚到一根长管状的热吸收管，并将其中的水加热产生270摄氏度左右的蒸汽，直接驱动后端的涡轮发电机。
此类光热发电系统由于聚光倍数只有数十倍，因此加热的水蒸气质量不高，使整个系统的年发电效率仅能达到10%左右;但由于系统结构简单，直接使用导热介质产生蒸汽等特点，其建设和维护成本也相对较低。
(4)抛物面碟式光热发电系统
抛物面碟式光热发电系统与以上介绍的三种技术有较大的不同:槽式、塔式、线性菲涅尔式系统均是在大范围内聚热后，集中用涡轮发电机进行发电，而碟式系统则是每个独立的聚热模块都能就地进行热电转换。
碟式光热发电系统最大的优势在于其相对较高的效率和可实现灵活部署的模块化特点:
首先，碟式系统的最大供应商斯特林能源系统的产品已达到31%的峰值效率，全年发电效率也可达到19%~25%(单台功率25千瓦，直径12米)，是目前的四项光热发电技术中实现效率最高的一种;
其次，模块化的特点使碟式光热发电系统既适合以数百千瓦的规模进行分布式部署，又有能力构建数百兆瓦的大型电站;
最后，碟式光热发电系统在发电过程中不使用水进行导热或冷却，仅需要少量水用于设备清洁。
碟式光热发电系统的缺点在于较难配置储能系统，这也是由于其独特的结构原理所导致的(每台碟式单元直接进行热电转换，输出交流电并网)。因此在使用该项技术建设大规模电站时，所输出电力的可调度性较低，这点与传统的光伏电站较为类似 。
太阳能热水器
热水器是目前太阳能热利用中商业化程度最高、应用最为普遍、技术较为成熟的装置。太阳能热水器是一种吸收太阳辐射能并向工质传递热量的装置，一般为平板式和玻璃真空管式结构，它的工作原理是温室效应，由于项部透明盖板材料对太阳辐射(短波)透过性好而对长波透过性差，太阳光短波辐射使吸收板升温，吸收板收集到能量不断加热管道内的传热工质。目前使用较多的太阳能收集装置主要有平板型集热器、真空管集热器和聚光型集热器三种。
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