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成都禪德在(zai)《槽塔耦(ou)合(he)技術在(zai)光(guang)熱電(dian)站中(zhong)的應用優勢》（上）中(zhong)，闡述了太(tai)陽(yang)能熱發電(dian)技術中(zhong)鏡場光(guang)熱效(xiao)率(lv)直(zhi)接影響電(dian)站的運(yun)行(xing)收益，鏡場優化具有的重要意義(yi)。本文(wen)通過以槽塔耦(ou)合(he)方案(an)為核心進行(xing)太(tai)陽(yang)能光(guang)熱電(dian)站方案(an)設(she)計，論(lun)述槽塔耦(ou)合(he)技術在(zai)光(guang)熱電(dian)站中(zhong)的應用優勢。

槽(cao)塔(ta)耦合技術(shu)，是將槽(cao)式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)塔(ta)式(shi)(shi)(shi)(shi)聚光集熱(re)(re)系統通過一(yi)定(ding)方式(shi)(shi)(shi)(shi)相互結合，發揮槽(cao)式(shi)(shi)(shi)(shi)、塔(ta)式(shi)(shi)(shi)(shi)光熱(re)(re)發電各自技術(shu)路線特長，兼顧塔(ta)式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)槽(cao)式(shi)(shi)(shi)(shi)優(you)勢；設計(ji)方案(an)通過槽(cao)式(shi)(shi)(shi)(shi)鏡(jing)場(chang)替換塔(ta)式(shi)(shi)(shi)(shi)鏡(jing)場(chang)中距(ju)離吸熱(re)(re)器(qi)較遠、光熱(re)(re)效(xiao)率(lv)偏低的(de)定(ding)日鏡(jing)，根據塔(ta)式(shi)(shi)(shi)(shi)定(ding)日鏡(jing)點聚焦技術(shu)和(he)槽(cao)式(shi)(shi)(shi)(shi)集熱(re)(re)器(qi)線聚焦技術(shu)合理分配工質溫升(sheng)區間，進行(xing)階梯式(shi)(shi)(shi)(shi)加熱(re)(re)，提升(sheng)整(zheng)體效(xiao)率(lv)和(he)性能，提高土(tu)地利(li)用率(lv)，節(jie)省初投資【1】。

一、槽塔耦合發電原則性系統簡介

槽(cao)(cao)塔耦(ou)合(he)系統分為(wei)熔鹽側混溫槽(cao)(cao)塔耦(ou)合(he)方案(an)和汽水側混溫槽(cao)(cao)塔耦(ou)合(he)方案(an)。

1.1熔鹽側混溫槽塔(ta)耦(ou)合方案

熔鹽側混(hun)溫(wen)槽塔(ta)耦合方(fang)案（簡稱(cheng)：熔鹽側耦合）是指基于塔(ta)式(shi)和(he)(he)(he)槽式(shi)鏡場(chang)能(neng)量分配比(bi)例，利用槽式(shi)和(he)(he)(he)塔(ta)式(shi)工作溫(wen)度(du)區間進(jin)行(xing)階梯式(shi)加熱，槽式(shi)和(he)(he)(he)塔(ta)式(shi)聚光(guang)集熱系(xi)統相互(hu)獨立(li)(li)，儲能(neng)系(xi)統設(she)置(zhi)中溫(wen)緩沖罐，通過兩級溫(wen)差，保持塔(ta)式(shi)與槽式(shi)集熱系(xi)統、儲能(neng)系(xi)統既相互(hu)聯系(xi)、又(you)彼此(ci)獨立(li)(li)。

1.2汽水側(ce)混溫槽(cao)塔耦合(he)方案

汽(qi)(qi)水(shui)側(ce)(ce)混(hun)溫(wen)槽(cao)塔耦合(he)方案（簡(jian)稱：汽(qi)(qi)水(shui)側(ce)(ce)耦合(he)）是指(zhi)槽(cao)式(shi)和(he)塔式(shi)聚(ju)光集熱(re)系統、儲熱(re)系統（相比熔鹽側(ce)(ce)耦合(he)成本偏高）各自(zi)獨立，在汽(qi)(qi)水(shui)側(ce)(ce)基于塔式(shi)和(he)槽(cao)式(shi)鏡場各自(zi)溫(wen)度區間(jian)和(he)吸熱(re)量分(fen)配，通過蒸汽(qi)(qi)發生(sheng)器實現梯級換熱(re)（相比熔鹽側(ce)(ce)耦合(he)SGS復雜）。

1.3槽塔耦合系統(tong)方案說明(ming)

二、槽塔耦合系統方案設計

成都禪德(de)采(cai)用(yong)熔鹽側耦合方(fang)案(an)對槽塔耦合200MW光熱電站項目進行(xing)了(le)方(fang)案(an)設計，與相同年發電量的(de)傳(chuan)統塔式進行(xing)了(le)技(ji)術和(he)經(jing)濟性比較（鏡場(chang)集熱面積(ji)、整體年均光熱效(xiao)率(lv)、初(chu)投資等(deng)）。

項目基(ji)礎(chu)參數(shu)如表2-1所示。

2.1傳統槽式和(he)傳統塔式光(guang)熱效(xiao)率計算

2.1.1傳統塔式鏡場光(guang)熱效率計算

根(gen)據項目(mu)地位置(zhi)、裝機規模、設(she)計年發電量等相關條件計算(suan)，按塔式布置(zhi)，鏡場年均(jun)光熱效率(lv)約為(wei)36.40%。

2.1.2傳(chuan)統槽(cao)式鏡(jing)場光熱效率計算

根據項目地位置(zhi)、裝機規模、設計年發電量等相關條(tiao)件，按槽式布(bu)置(zhi)，利用(yong)SAM軟件模擬(ni)計算，槽式鏡(jing)場年均光熱效率(lv)約為39.2%。

2.2槽塔耦合方(fang)案鏡場分配

按照能(neng)量守恒，對于(yu)相同(tong)的發電功率，傳統塔式和(he)槽(cao)塔耦合的熱功率相同(tong)：

傳統塔式(shi)鏡(jing)場熱(re)功率(lv)=槽(cao)(cao)(cao)塔耦合(he)塔式(shi)鏡(jing)場熱(re)功率(lv)+槽(cao)(cao)(cao)塔耦合(he)槽(cao)(cao)(cao)式(shi)鏡(jing)場熱(re)功率(lv)

傳統塔(ta)(ta)(ta)C*M*ΔT=槽塔(ta)(ta)(ta)耦合(he)塔(ta)(ta)(ta)C*M*ΔT+槽塔(ta)(ta)(ta)耦合(he)槽C*M*ΔT

式(shi)中：C--平均(jun)比熱容、M--質量流量、ΔT--溫升

根據塔(ta)式的點聚焦技術和槽式的線聚焦技術，基于塔(ta)式和槽式光(guang)熱(re)鏡(jing)場能(neng)量(liang)比例【2】，合(he)理分(fen)(fen)配(pei)工質(zhi)溫(wen)升區間(jian)，利(li)用各部分(fen)(fen)加(jia)(jia)熱(re)能(neng)力進行階梯式加(jia)(jia)熱(re)【1】。

根據(ju)表2.2-1中(zhong)折算(suan)塔式(shi)(shi)和(he)槽(cao)式(shi)(shi)年發電量，分別計算(suan)槽(cao)塔耦合(he)方(fang)案中(zhong)塔式(shi)(shi)和(he)槽(cao)式(shi)(shi)的(de)鏡場面積與效(xiao)率(lv)。張春琳(lin)、周志偉等利用SolarPILOT軟件進行鏡場布(bu)局與優化，得出(chu)槽(cao)塔耦合(he)塔式(shi)(shi)鏡場光(guang)熱效(xiao)率(lv)比傳統塔式(shi)(shi)鏡場光(guang)熱效(xiao)率(lv)提高(gao)約4%【2】，槽(cao)塔耦合(he)方(fang)案設計將方(fang)案中(zhong)塔式(shi)(shi)鏡場的(de)光(guang)熱效(xiao)率(lv)將由原來(lai)的(de)36.40%調整為37.86%。

2.3槽塔耦合方案總平布置(zhi)

塔式(shi)鏡(jing)場(chang)采用(yong)(yong)常規的(de)環形圍繞(rao)方式(shi)布置，吸熱(re)器(qi)為外置管式(shi)吸熱(re)器(qi)，暫(zan)采用(yong)(yong)單(dan)臺(tai)30㎡規格定(ding)日鏡(jing)，按分配計算面積(ji)(ji)(ji)，選取32822臺(tai)定(ding)日鏡(jing)，集熱(re)面積(ji)(ji)(ji)984660m2，鏡(jing)場(chang)占地面積(ji)(ji)(ji)約6500畝。

槽式鏡場暫采用南北(bei)向布置，集(ji)(ji)熱(re)器采用ET150（RP3，開(kai)口尺寸(cun)5.77米(mi)），按(an)分配計算面積選取164個集(ji)(ji)熱(re)回路(lu)，每個回路(lu)配備4個SCA，每個SCA包(bao)含(han)12個SCE，每個回路(lu)長度600米(mi)，集(ji)(ji)熱(re)面積536280m2，鏡場占地約2800畝。

槽塔耦合方案的總平面布(bu)置(zhi)見圖2.3-1。

2.4技術性能分析

成都禪德通過(guo)以上(shang)項(xiang)目(mu)的具體方案設(she)計(ji)，和傳統塔式光熱發電(dian)系統相比，槽(cao)塔耦合方案在鏡場光熱效率(lv)、土地利用(yong)率(lv)上(shang)具有(you)一定優(you)勢：

2.4.1相(xiang)比(bi)(bi)較傳統塔式方案，槽(cao)塔耦合方案中塔式鏡(jing)場(chang)光熱效率可提高4%【2】，光熱效率由(you)36.4%提高到(dao)37.86%，槽(cao)塔耦合方案鏡(jing)場(chang)加權平均光熱效率達38.33%，比(bi)(bi)傳統塔式提高5.3%。

2.4.2鏡(jing)場(chang)加權平均光熱效率提高5.3%，相(xiang)應減少鏡(jing)場(chang)集(ji)熱面積(ji)，由原(yuan)來傳統塔式的1600020㎡降低到槽(cao)塔耦(ou)合方案的1520940㎡，集(ji)熱面積(ji)減少79080㎡，相(xiang)比傳統塔式減少約4.94%。

2.5槽(cao)塔耦合方案和(he)傳統塔式投資對比

2.5.1成都(dou)禪德對(dui)槽塔耦合方案(an)、傳統(tong)塔式(shi)方案(an)初投資(zi)差異部分(fen)進行了計算(suan)：

2.5.1.1槽塔(ta)耦合方案(an)(an)相(xiang)較于傳統塔(ta)式(shi)方案(an)(an)，減少鏡場(chang)面積79080㎡，降(jiang)低初投資約13597.07萬(wan)元。

2.5.1.2槽塔耦合方案(an)相較(jiao)于傳統塔式增加(jia)了一個(ge)中溫緩沖罐、一套油(you)鹽換熱系統和3600噸導熱油(you)，

儲熱換熱系統單元增加初投資約2094.47萬(wan)元。

2.5.1.3槽塔耦合方(fang)案相較于(yu)傳統塔式，減(jian)少占(zhan)地面積960畝(mu)，減(jian)少項目(mu)初投資約240萬(wan)元。

2.5.2綜上所述，在200MW裝機規模和年(nian)發(fa)電量(liang)4.854億kWh條件下，槽塔(ta)耦合方(fang)案相較于傳統(tong)塔(ta)式(shi)方(fang)案，可節(jie)約(yue)項目(mu)初投資(zi)約(yue)11742.6萬(wan)元(yuan)。

三、結論

采用槽(cao)塔(ta)耦合光熱發電技術方(fang)案，更有利于實(shi)現光熱發電項目規模化配(pei)置要求。

效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)更高：槽塔耦合(he)技(ji)術方案充分利用塔式和(he)槽式技(ji)術路線優(you)點，提高鏡場整(zheng)體光熱(re)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)約5.3%。

初投資(zi)更(geng)省：在年發電量不變的(de)情況下，相較傳統塔(ta)式減少項目占地（約960畝）和(he)鏡場面積（79080㎡），降低(di)初投資(zi)約11742.6萬元。

參考文獻

【1】閆曉宇、馬迪(di)、布仁等，新型塔槽耦合太陽(yang)能熱(re)發電(dian)系統(tong)研究，內蒙古(gu)電(dian)力(li)技術；2018年3月

【2】張春琳、周(zhou)志偉(wei)等(deng)，塔槽(cao)耦合光熱(re)系統(tong)鏡場效率研究，熱(re)力發(fa)電；2022年(nian)5月