太阳能热发电（英文：concentrating solar power, 简称 CSP）是将太阳能转化为热能，通过热功转换过程发电的系统 。太阳能热发电前端采用太阳能集热、后端采用同步发电机组发电、配置大容量、长周期、高安全的储热系统；其运行过程基本为：聚光器跟踪太阳将直射辐射光聚焦并反射至吸热器上，加热吸热器内的传热流体，将太阳能转换为热能；热能可以直接与水换热产生高温高压的蒸汽驱动汽发电机组发电，也可以被储存在储罐中，在需要发电的时候释放热能进行发电。
根据聚光形式的不同，目前国际上商业化应用的太阳能热发电主要包括塔式、槽式和线性菲涅耳式（“耳”也被写成“尔”，以下简称：线菲式）等三种类型。其中，塔式为点聚焦，槽式和线菲式为线聚焦。
太阳能热发电的主要特点是能够实现 24 小时连续稳定发电。太阳能热发电配置长周期、大容量储热系统，可以支撑机组在夜间或电网需要时低负荷长时不停机连续运行。在我国首批太阳能热发电示范项目中，储热时长（满足汽轮发电机组满负荷运行的小时数）为 6 小时 ~15 小时不等。以单机容量最大的两座光热电站为例，首航敦煌 100MW 塔式光热电站储电容量高达 1.1GWh，中船新能乌拉特100MW 槽式光热电站储电容量 1GWh。以储热时长 7 小时的塔式光热电站典型周数据为例，热盐储罐储满入夜后，机组可在 40% 负荷水平连续运行 14 小时。据国家太阳能光热产业技术创新战略联盟调研，中广核德令哈 50MW 槽式光热电站在 2021 年 9 月 19 日至 2022 年 5 月 7 日期间连续安全运行 230.2 天；中船新能乌拉特 100MW 槽式光热电站 2022 年 6 月 4 日 ~15 日，在 6 天多云的情况下，实现无停机连续发电 12 天；青海中控德令哈光热电站也达到了连续运行 12 天 (292.7 小时 ) 的记录；首航高科敦煌100MW 塔式光热电站最长不间断发电时长约 263 小时。
太阳能热发电配置的储能方式具有高安全性。目前商业化运行的光热电站所使用的熔盐为硝酸钾和硝酸钠的混合物；自全球首个以熔盐为传热和储热介质的光热电站投运以来（1995 年，美国 Solar Two）投运以来，全球约 7GW 的太阳能光热电站装机 ( 储电容量超过 1000GWh) 均未发生过爆炸等安全性事故。
太阳能热发电机组是能够发挥煤电机组作用的可再生能源发电方式。根据水电水利规划设计总院、
国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、电力规划设计总院、中国电力科学研究院联合开展的并网太阳能热发电示范项目运行情况评估，光热发电具备响应快速性和同步支撑性，具备参与电网有功频率调节、无功电压控制、低频振荡抑制等方面的能力。大部分光热电站最小技术出力可达约 15%~20%Pe（设计出力），优于常规燃煤机组；升负荷平均调节速率约为 1.5%~3%Pe/min，降负荷平均调节速率约为
2.5%~5%Pe/min，与常规燃煤机组的水平基本相同。在频率支撑方面，光热电站以同步发电机组并网，
可为系统提供惯量支撑，同时其前级换热效率高、响应快，具有参与电网调频的优势。在电压支撑方面，
光热发电站作为电压型支撑电源，能抵消由于风电、光伏发电并网造成的电网强度降低程度，对稳定电
网电压具有较好的支撑作用。在功角稳定支撑方面，光热电站具备热调节的快速性和同步发电机的支撑性，可以快速响电网需求，对于维持电力系统的功角稳定具有重要意义。