太阳能热发电技术是21世纪解决环境污染和大规模生态破坏等问题的有效途径之一,目前系统中存在集热过程与能量转化利用过程之间的品位不匹配及太阳能蓄存难等核心科学问题。本文依托国家863项目“太阳能非稳态聚集和发电过程的计算机模拟与过程优化”,针对塔式太阳能热发电系统中的核心科学问题,开展了系统集成、系统特性规律等内容的研究。同时,本文对以太阳能驱动的结合双效吸收式热泵的海水淡化系统进行了初步热力学性能分析。研究了塔式太阳能热发电系统集成及关键过程建模。基于“品位对口、梯级利用”的原则,提出了三个适合于不同规模和技术水平的双级蓄热与双运行模式的塔式太阳能热发电系统,这些系统解决了太阳能自身的不稳定性与蒸汽动力装置运行相对稳定之间的矛盾。同时,新系统较好地解决了蓄热过程中能量损失大、吸热器和汽轮机耦合运行难等问题。本文对选定系统进行分析,与Solar One相比,蓄热独立运行时的发电增加率为38.1%。研究分析了塔式太阳能热发电系统典型天及典型年的性能并对系统进行了设计优化。本文借助Fortran语言,开发了系统模拟软件,对不同运行模式下的系统性能进行分析,得到了系统在耦合运行模式下的年平均发电效率为8.35%,发电成本为2.63元/kWh;优化后,系统的年平均发电效率提高0.65个百分点,发电成本降低0.17元/kWh。研究成果为我国首座MW级塔式太阳能热发电电站设计提供理论支撑。研究分析了以槽式太阳能集热方式产生蒸汽驱动的结合双效吸收式热泵的海水淡化新系统。经过系统模拟,与传统的LT-MED-TVC相比,新系统淡水能耗降低了35.6%。新的集成系统为海水淡化装置进一步节能降耗提供了新方法。