成都禪德在《槽塔耦合技術(shù)在光熱電站中的應(yīng)用優(yōu)勢》（上）中，闡述了太陽能熱發(fā)電技術(shù)中鏡場光熱效率直接影響電站的運行收益，鏡場優(yōu)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(shè)計，論述槽塔耦合技術(shù)在光熱電站中的應(yīng)用優(yōu)勢。

槽塔耦合技術(shù)，是將槽式和塔式聚光集熱系統(tǒng)通過一定方式相互結(jié)合，發(fā)揮槽式、塔式光熱發(fā)電各自技術(shù)路線特長，兼顧塔式和槽式優(yōu)勢；設(shè)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(jù)塔式定日鏡點聚焦技術(shù)和槽式集熱器線聚焦技術(shù)合理分配工質(zhì)溫升區(qū)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(jié)省初投資【1】。

一、槽塔耦合發(fā)電原則性系統(tǒng)簡介

槽塔耦合系統(tǒng)分為熔鹽側(cè)混溫槽塔耦合方案和汽水側(cè)混溫槽塔耦合方案。

1.1熔鹽側(cè)混溫槽塔耦合方案

熔鹽側(cè)混溫槽塔耦合方案（簡稱：熔鹽側(cè)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(qū)間進行階梯式加熱，槽式和塔式聚光集熱系統(tǒng)相互獨立，儲能系統(tǒng)設(shè)置中溫緩沖罐，通過兩級溫差，保持塔式與槽式集熱系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)既相互聯(lián)系、又彼此獨立。

1.2汽水側(cè)混溫槽塔耦合方案

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

1.3槽塔耦合系統(tǒng)方案說明

二、槽塔耦合系統(tǒng)方案設(shè)計

成都禪德采用熔鹽側(cè)耦合方案對槽塔耦合200MW光熱電站項目進行了方案設(shè)計，與相同年發(fā)電量的傳統(tǒng)塔式進行了技術(shù)和經(jīng)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(chǔ)參數(shù)如表2-1所示。

2.1傳統(tǒng)槽式和傳統(tǒng)塔式光熱效率計算

2.1.1傳統(tǒng)塔式鏡場光熱效率計算

根據(jù)項目地位置、裝機規(guī)模、設(shè)計年發(fā)電量等相關(guān)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(tǒng)槽式鏡場光熱效率計算

根據(jù)項目地位置、裝機規(guī)模、設(shè)計年發(fā)電量等相關(guān)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(fā)電功率，傳統(tǒng)塔式和槽塔耦合的熱功率相同：

傳統(tǒng)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(tǒng)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(zhì)量流量、ΔT--溫升

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

根據(jù)表2.2-1中折算塔式和槽式年發(fā)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(yōu)化，得出槽塔耦合塔式鏡場光熱效率比傳統(tǒng)塔式鏡場光熱效率提高約4%【2】，槽塔耦合方案設(shè)計將方案中塔式鏡場的光熱效率將由原來的36.40%調(diào)整為37.86%。

2.3槽塔耦合方案總平布置

塔式鏡場采用常規(guī)的環(huán)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(guī)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(shù)性能分析

成都禪德通過以上項目的具體方案設(shè)計，和傳統(tǒng)塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)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(yōu)勢：

2.4.1相比較傳統(tǒng)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(quán)平均光熱效率達38.33%，比傳統(tǒng)塔式提高5.3%。

2.4.2鏡場加權(quán)平均光熱效率提高5.3%，相應(yīng)減少鏡場集熱面積，由原來傳統(tǒng)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(tǒng)塔式減少約4.94%。

2.5槽塔耦合方案和傳統(tǒng)塔式投資對比

2.5.1成都禪德對槽塔耦合方案、傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)塔式增加了一個中溫緩沖罐、一套油鹽換熱系統(tǒng)和3600噸導(dǎo)熱油，

儲熱換熱系統(tǒng)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(tǒng)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(guī)模和年發(fā)電量4.854億kWh條件下，槽塔耦合方案相較于傳統(tǒng)塔式方案，可節(jié)約項目初投資約11742.6萬元。

三、結(jié)論

采用槽塔耦合光熱發(fā)電技術(shù)方案，更有利于實現(xiàn)光熱發(fā)電項目規(guī)模化配置要求。

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

初投資更省：在年發(fā)電量不變的情況下，相較傳統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)研究，內(nèi)蒙古電力技術(shù)；2018年3月

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