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1、2016-3-30 北京许 继 刚工程建设国家标准 塔式太阳能光热发电站设计规范 编制情况简介中国能源建设集团有限公司工程研究院主要内容光热发电现状 编制依据 编制团队 主要研究专题 编制原则 编制内容3光热发电概述n太阳能是资源量最大的可再生能源n太阳能聚光热发电（简称光热发电）利用不同类型的聚光装 置，将太阳光聚焦加热工质后，利用热能发电n与光伏发电相比，光热发电在储能、规模化、与常规能源协 同、成本等方面具有显著优势，有望成为大规模替代化石能 源的清洁能源技术之一槽式碟式塔式n欧洲、美国已投运20余个商业化电站总装机容量达1.6GW2011西班牙已投运可连续发电的电站（Gemasolar
2、 电站19.9MW)n光热发电技术及装备正快速发展n挑战：如何进一步提高效率和降低成本4国外光热发电现状国外光热发电现状参 数槽式系统塔式系统碟式系统规模（MW）30320101500.0050.025运行温度()390565750年净效率（%）11167201225单位成本（$/w）2.74.02.54.41.312.6集热特点焦点固定焦点固定焦点移动表1 三种光热发电系统对比已投运国外塔式太阳能电站 电电站名称国别别容量 MW定日镜镜 数块块定日镜镜 尺寸m2塔高 m系统统效 率%热热流体储热储热 介质质占地 面积积m2投运 年份年日照 时时数SSPS-CRS西班牙0.59329.3 43
3、液态钠态钠钠钠30030019813000EURELDS意大利1182525553水蒸汽熔盐盐、水15010019813000SUNSHNE日本180716695水蒸汽熔盐盐、水15018019812200Solar One美国10181839.38013.5水蒸汽油、岩石57967219823500CESA-1西班牙1300406011.3水蒸汽熔盐盐100000019833000MSEE/CaB美国1熔盐盐熔盐盐1984SPP-5俄罗罗斯5水蒸汽水、蒸汽1986TSA西班牙1空气陶瓷1993Solar Two美国1019264080熔盐盐熔盐盐19963500PS10西班牙11624121
4、1510.55500002007Gemasolar西班牙202650120 140熔盐盐熔盐盐18500002011Ivanpah美国39217500015137水蒸汽140000002014Crescent Dunes 美国11010347115.7165熔盐盐熔盐盐12000002015美国 Ivanpah-世界最大的塔式光热电热电 站EPC提供商BrightSource Energy 技术路线塔式DSG（占地14平方公里 ） 太阳辐照量(DNI)2717 kWh/m2/a 设计装机392MW（3台机组分别为126MW、133MW、133MW，年发电量为1079GWh）定日镜单个面积15
5、m，共17,5000个 总采光面积2,600,000 m 集热塔高137 m 吸热介质水（249-566） 蒸汽参数16.3MPa/540/480 储热储热无 售出电电价185美元/MWh（约约1.13元/kWh） 总投资22亿美元（美国能源部提供16亿美元贷款担保） 投运日期2014年2月13日美国新月沙丘（Crescent Dunes）-世界最大熔盐塔式光热电站8光热发电的发展趋势光热发电的发展趋势n发电系统集成n提高系统规模可再生能源发展蓝图（国际能源机构预测）太阳能聚光热发电（ CSP)n大型聚光装置n新型热力循环n大规模蓄热n太阳能热发电成本预测槽式20152020槽 塔槽 塔 碟2
6、010太阳能场动力部分场地热传输 流体系统间接费用运行维护保险税储热 目前国内正处在研发、示范和工程建设阶段； 2013年7月德令哈50MW塔式太阳能热发电站工程、2012年8月中科院电工所863项目“八达岭塔式太阳能热发电试验平台，反映国内在塔式光热电站系统设计上的取得里程碑式成绩，为国产化塔式太阳能热发电技术在商业化、规模应用奠定基础。 目前国家尚未出台太阳能光热发电的配套和激励政策，但几大电力集团及数个民营企业已开始布局，数十个50100MW的商业化塔式太阳能光热发电项目在西北、西南地区（如德令哈、格尔木、磴口、鄂尔多斯、西藏藏南等）相继开展前期工作，中国能源建设集团有限公司所属设计企业
7、承担了其中绝大部分的设计工作。 国家能源局文件（国能新能2015355号）颁布，对新建太阳能光热发电示范项目以极大鼓舞，着重以塔式和槽式为主。从发展趋势看，塔式光热发电即将成为技术可行、经济合理、具备规模化发展条件的可再生能源。国内现状与未来国内现状与未来国内光热发电面临的困难国内光热发电面临的困难成本高，高性能核心设备部件需要进口，国产化制造水平较低；实际运营的成功经验较少，可借鉴的历史数据有限，需要进一步探索和积累；标准体系和标准缺乏，具备设计、施工、调试与运营的全流程标准体系尚未建立；上网电价政策尚未出台。编制依据根据住房城乡建设部关于印发2015年工程建设标准规范制订、修订计划的通知（
8、建标2014189号）文件的精神，由中国电力企业联合会、中国能源建设集团有限公司工程研究院担任主编单位，中国电力工程顾问集团等单位作为参编单位，共同组织制定塔式太阳能光热发电站设计规范国家标准。编制单位主编单位： 中国电力企业联合会中国能源建设集团有限公司工程研究院参编单位：中国电力工程顾问集团有限公司西北电力设计院浙江中控太阳能技术有限公司新疆电力设计院黄河上游水电开发有限责任公司国核电力规划设计研究院河北电力设计院上海电力设计院内蒙古电力勘测设计院东方锅炉股份有限公司本规范的重点技术问题（一）太阳能资源评估，塔式太阳能光热电站规划、站址选择，包括我国西北、西南 太阳能资源丰富地区的太阳能资
9、源评估；考虑太阳能资源丰富地区平均温度较低 ，沙尘、高原、大风且水资源相对匮乏等外部环境制约因素对塔式太阳能光热电 站规划、站址选择影响等。 （二）塔式太阳能光热电站聚光系统、总平面布置设计关键技术，考虑太阳光谱特性 、大角度入射的像差特性及太阳发散角对定日镜的光学设计影响研究，以及定日 镜的位置、塔高、地形、吸热器的接受角等因素对总平面布置的影响等。 （三）塔式太阳能光热电站吸热（输送）系统、储热系统设计关键技术，传热储热形 式、参数以及主要设备性能、参数研究，形成传热储热工质/换热器耦合一体化设 计方案。 （四）塔式太阳能光热电站定日跟踪及集成控制关键技术，包括定日镜跟踪定位技术 、控制技
10、术研究，各运行工况下环境气象参数监测、电力系统参数监测、定日镜 控制、热力系统、发电系统等的总体控制、协同管理策略研究。 （五）塔式太阳能光热发电系统设计关键技术，塔式太阳能光热电站的“聚光-吸热-传 热-储热-发电” 热力系统集成研究，考虑风、沙、水等外部环境因素影响，进行多 工况的分析，形成各种气象条件下塔式太阳能光热电站的系统组成方案。相关配套专题研究1.塔式太阳能光热关键设备部件 选型设计塔式太阳能热发电关键设备部件主要包括定日镜、吸热器、储热器、蒸汽发生器（用于非水工质系统）、换热器（用于非水工质系统）等，对以上设备的主要技术参数和性能指标进行研究和选型设计。相关配套专题研究2.太阳
11、能光热资源评估专题研究针对塔式太阳能热发电参考气象站、现场观测站、太阳辐射观测数据验证与评估。对太阳能资源的基本状况进行分析，并对相关地理条件、气候特征和基本气象要素进行适应性分析；对站址所在地气候、环境条件相似的、具有太阳辐射长期观测记录的参考气象站的观测资料进行分析；对根据典型日出现的比例分析场址区的太阳能资源的优劣；依据观测指标对太阳能资源进行分级评估，重点以太阳辐射的法向直接辐射量、总辐射量进行太阳能资源丰富程度的评估等。相关配套专题研究3.塔式太阳能光热电站站址选择研究塔式太阳能热发电站站址选择研究需要考虑国家可再生能源中长期发展规划、地区自然条件、太阳能资源、辅助能源和水源供应、交
12、通运输、接入系统、城乡规划、土地利用总体规划、环境保护与水土保持、军事设施、矿产资源、文物保护、风景名胜与生态保护、饮用水源保护、地震地质条件、等方面综合分析比较；通过技术经济比较和经济效益分析，提出论证和评价。相关配套专题研究4.塔式太阳能光热电站镜场设计研究针对塔式太阳能热发电站定日镜布置、吸热塔布置等进行设计研究，研究如何做到布局紧凑、合理，管线连接短捷、整齐。同时考虑地理位置、自然条件、场地范围、土地利用率等因素，研究设计吸热塔高度、定日镜与塔的距离、定日镜间的距离等。相关配套专题研究5. 塔式太阳能光热镜场抗 风性、耐久性试验研 究针对塔式太阳能光热电站镜场的抗风性进行风洞试验，耐久
13、性进行测试，为制定合理的技术参数提供参考。本专题为试验性研究专题。相关配套专题研究6.塔式太阳能光热储热系统设计研究针对塔式太阳能光热电站的储热系统进行设计研究。对储热系统的系统组成，储热形式，性能参数和技术指标进行研究，提出建议方案。相关配套专题研究7.塔式太阳能光热工艺系统 集成设计研究塔式光热电站工艺系统集成主要包括：定日镜系统，吸热系统，传热、换热与储热系统，汽轮发电机系统等子系统的集成设计研究。相关配套专题研究8. 塔式太阳能光热电站控制系 统研究主要针对塔式太阳能光热电站镜场控制系统和全厂分散控制系统（DCS）进行设计研究，研究控制系统的组成与功能，特殊控制系统的控制方式，控制系统
14、之间的接口关系等。相关配套专题研究9. 塔式太阳能光热电站信息系统 专题研究针对塔式光热电站全厂信息系统的总体规划、主要功能、系统构架等进行研究。确定厂级监控信息系统、管理信息系统、电站视频监视系统、视频会议系统、门禁管理系统、培训仿真机等系统的设置方式。相关配套专题研究10.塔式太阳能光热电站吸热塔结 构专题研究塔式太阳能光热电站吸热塔结构选型（钢筋混凝土结构、钢结构或混合结构）。应满足结构设计指标外，还应满足工艺设备的特殊要求。在风载和地震作用较大的地区，还需采用减震措施。相关配套专题研究11.塔式太阳能光热电站接入系统专 题研究塔式太阳能光热电站接入系统方案应当根据电站的规划容量、本期建
15、设容量、单机容量、输电方向和送电距离及其在电力系统中的地位和作用，结合所在电网现状和规划情况，按照简化电网结构和电站电气主接线、减少电压等级及出线回路数、降低网损、方便调度运行及事故处理等原则进行设计，经过技术经济分析得出合理的接入系统方案。相关配套专题研究12.塔式太阳能光热电站光污染 研究塔式太阳能光热电站光污染研究主要针对光污染标准现状、光污染环境影响的评价、光污染对高空飞行、对地面交通、对鸟类等生物的影响分析以及预防措施。眩光评价等级图相关配套专题研究13.塔式太阳能光热电站消防防火专 题研究针对塔式太阳能光热电站消防防火火灾危险性分类、耐火等级及防火分区、主控制楼、网络控制楼、微波楼
16、、天桥、继电器室、电站工艺系统包括集热系统、熔盐储热系统等消防防火措施，消防给水、灭火设施等进行设计研究。相关配套专题研究14.塔式太阳能光热电站镜 场清洗技术专题研究对 定日镜的清洗方式进行专题研究。对可能采取的清洗方式及其系统设置进行比较，确定合适的清洗方案。编制原则 认真贯彻执行国家有关法律、法规和方针、政策，密切结合自然条件，合理利用 资源，做到技术先进、经济合理、安全适用。 结合国内外塔式太阳能光热发电最新技术和产业发展趋势，充分考虑我国塔式太 阳能光热发电工程建设的实际情况，从发展的角度出发，既要符合当前的实际需 要，又要具有先进性和前瞻性。 认真研究、积极采用新技术、新工艺、新设备、新材料，对纳入规范的新技术、 新工艺、新设备、新材料应具有完整的技术文件，并经实践验证行之有效。 积极采用国际标准，要结合工程实际对现行的国际标准进行分析论证，必要时进 行测试验证，符合国情的国际标准应作为本规范制定的基础
