本发明公开了高温太阳能热发电系统设计领域的一种两段式塔式太阳能热发电系统。其技术方案是，所述系统包括太阳能镜场、预热蒸发段吸热器、汽水分离器、过热段吸热器、天然气补燃装置、蓄热子系统、汽轮机、强制循环泵、凝汽器和凝结泵；所述蓄热子系统包括蓄热体和换热器。本发明的有益效果是，将预热蒸发吸热器和过热吸热器两段式布置，充分利用这两种吸热器换热的优势，减少预热蒸发吸热器的几何尺寸，提高换热效率；针对过热吸热器采用专门的设计保证这种吸热器在不同聚光条件下的受热面安全性和聚光温度的匹配特性。