成都禪德在《槽塔耦合技術在光熱電站中的應用優勢》（上）中，闡述了太陽能熱發電技術中鏡場光熱效率直接影響電站的運行收益，鏡場優化具有的重要意義。本文通過以槽塔耦合方案為核心進行太陽能光熱電站方案設計，論述槽塔耦合技術在光熱電站中的應用優勢。

槽塔耦合技術，是將槽式和塔式聚光集熱系統通過一定方式相互結合，發揮槽式、塔式光熱發電各自技術路線特長，兼顧塔式和槽式優勢；設計方案通過槽式鏡場替換塔式鏡場中距離吸熱器較遠、光熱效率偏低的定日鏡，根據塔式定日鏡點聚焦技術和槽式集熱器線聚焦技術合理分配工質溫升區間，進行階梯式加熱，提升整體效率和性能，提高土地利用率，節省初投資【1】。

一、槽塔耦合發電原則性系統簡介

槽塔耦合系統分為熔鹽側混溫槽塔耦合方案和汽水側混溫槽塔耦合方案。

1.1熔鹽側混溫槽塔耦合方案

熔鹽側混溫槽塔耦合方案（簡稱：熔鹽側耦合）是指基于塔式和槽式鏡場能量分配比例，利用槽式和塔式工作溫度區間進行階梯式加熱，槽式和塔式聚光集熱系統相互獨立，儲能系統設置中溫緩沖罐，通過兩級溫差，保持塔式與槽式集熱系統、儲能系統既相互聯系、又彼此獨立。

1.2汽水側混溫槽塔耦合方案

汽水側混溫槽塔耦合方案（簡稱：汽水側耦合）是指槽式和塔式聚光集熱系統、儲熱系統（相比熔鹽側耦合成本偏高）各自獨立，在汽水側基于塔式和槽式鏡場各自溫度區間和吸熱量分配，通過蒸汽發生器實現梯級換熱（相比熔鹽側耦合SGS復雜）。

1.3槽塔耦合系統方案說明

二、槽塔耦合系統方案設計

成都禪德采用熔鹽側耦合方案對槽塔耦合200MW光熱電站項目進行了方案設計，與相同年發電量的傳統塔式進行了技術和經濟性比較（鏡場集熱面積、整體年均光熱效率、初投資等）。

項目基礎參數如表2-1所示。

2.1傳統槽式和傳統塔式光熱效率計算

2.1.1傳統塔式鏡場光熱效率計算

根據項目地位置、裝機規模、設計年發電量等相關條件計算，按塔式布置，鏡場年均光熱效率約為36.40%。

2.1.2傳統槽式鏡場光熱效率計算

根據項目地位置、裝機規模、設計年發電量等相關條件，按槽式布置，利用SAM軟件模擬計算，槽式鏡場年均光熱效率約為39.2%。

2.2槽塔耦合方案鏡場分配

按照能量守恒，對于相同的發電功率，傳統塔式和槽塔耦合的熱功率相同：

傳統塔式鏡場熱功率=槽塔耦合塔式鏡場熱功率+槽塔耦合槽式鏡場熱功率

傳統塔C*M*ΔT=槽塔耦合塔C*M*ΔT+槽塔耦合槽C*M*ΔT

式中：C--平均比熱容、M--質量流量、ΔT--溫升

根據塔式的點聚焦技術和槽式的線聚焦技術，基于塔式和槽式光熱鏡場能量比例【2】，合理分配工質溫升區間，利用各部分加熱能力進行階梯式加熱【1】。

根據表2.2-1中折算塔式和槽式年發電量，分別計算槽塔耦合方案中塔式和槽式的鏡場面積與效率。張春琳、周志偉等利用SolarPILOT軟件進行鏡場布局與優化，得出槽塔耦合塔式鏡場光熱效率比傳統塔式鏡場光熱效率提高約4%【2】，槽塔耦合方案設計將方案中塔式鏡場的光熱效率將由原來的36.40%調整為37.86%。

2.3槽塔耦合方案總平布置

塔式鏡場采用常規的環形圍繞方式布置，吸熱器為外置管式吸熱器，暫采用單臺30㎡規格定日鏡，按分配計算面積，選取32822臺定日鏡，集熱面積984660m2，鏡場占地面積約6500畝。

槽式鏡場暫采用南北向布置，集熱器采用ET150（RP3，開口尺寸5.77米），按分配計算面積選取164個集熱回路，每個回路配備4個SCA，每個SCA包含12個SCE，每個回路長度600米，集熱面積536280m2，鏡場占地約2800畝。

槽塔耦合方案的總平面布置見圖2.3-1。

2.4技術性能分析

成都禪德通過以上項目的具體方案設計，和傳統塔式光熱發電系統相比，槽塔耦合方案在鏡場光熱效率、土地利用率上具有一定優勢：

2.4.1相比較傳統塔式方案，槽塔耦合方案中塔式鏡場光熱效率可提高4%【2】，光熱效率由36.4%提高到37.86%，槽塔耦合方案鏡場加權平均光熱效率達38.33%，比傳統塔式提高5.3%。

2.4.2鏡場加權平均光熱效率提高5.3%，相應減少鏡場集熱面積，由原來傳統塔式的1600020㎡降低到槽塔耦合方案的1520940㎡，集熱面積減少79080㎡，相比傳統塔式減少約4.94%。

2.5槽塔耦合方案和傳統塔式投資對比

2.5.1成都禪德對槽塔耦合方案、傳統塔式方案初投資差異部分進行了計算：

2.5.1.1槽塔耦合方案相較于傳統塔式方案，減少鏡場面積79080㎡，降低初投資約13597.07萬元。

2.5.1.2槽塔耦合方案相較于傳統塔式增加了一個中溫緩沖罐、一套油鹽換熱系統和3600噸導熱油，

儲熱換熱系統單元增加初投資約2094.47萬元。

2.5.1.3槽塔耦合方案相較于傳統塔式，減少占地面積960畝，減少項目初投資約240萬元。

2.5.2綜上所述，在200MW裝機規模和年發電量4.854億kWh條件下，槽塔耦合方案相較于傳統塔式方案，可節約項目初投資約11742.6萬元。

三、結論

采用槽塔耦合光熱發電技術方案，更有利于實現光熱發電項目規模化配置要求。

效率更高：槽塔耦合技術方案充分利用塔式和槽式技術路線優點，提高鏡場整體光熱效率約5.3%。

初投資更省：在年發電量不變的情況下，相較傳統塔式減少項目占地（約960畝）和鏡場面積（79080㎡），降低初投資約11742.6萬元。

參考文獻

【1】閆曉宇、馬迪、布仁等，新型塔槽耦合太陽能熱發電系統研究，內蒙古電力技術；2018年3月

【2】張春琳、周志偉等，塔槽耦合光熱系統鏡場效率研究，熱力發電；2022年5月