太陽能熱發(fā)電站設(shè)計(jì)（第2版）

1緒論1
1.1太陽能熱發(fā)電站設(shè)計(jì)的總體原則2
1.1.1太陽能熱發(fā)電站的組成2
1.1.2發(fā)電站機(jī)組壓力參數(shù)的選擇3
1.1.3太陽能吸熱器用的傳熱介質(zhì)3
1.1.4發(fā)電站規(guī)劃容量和裝設(shè)機(jī)組的臺數(shù)3
1.1.5發(fā)電站對環(huán)境影響控制3
1.1.6發(fā)電站的抗震及抗風(fēng)設(shè)計(jì)4
1.1.7聚光場設(shè)計(jì)原則4
1.2概述4
1.2.1太陽能熱發(fā)電站基本概念4
1.2.2太陽能熱發(fā)電主要技術(shù)形式10
1.2.3基本術(shù)語17

2太陽能資源和氣象參數(shù)26
2.1太陽能資源的性質(zhì)26
2.1.1太陽能資源利用的優(yōu)點(diǎn)26
2.1.2太陽能資源利用的缺點(diǎn)26
2.2太陽常數(shù)及輻射光譜27
2.2.1太陽輻照的表達(dá)27
2.2.2太陽輻射光譜27
2.3大氣層對太陽輻射的影響28
2.4太陽位置計(jì)算方法29
2.4.1太陽角度29
2.4.2跟蹤面角度的計(jì)算32
2.5我國幾個(gè)典型地區(qū)的太陽能資源分布34
2.5.1北京地區(qū)太陽能資源34
2.5.2拉薩地區(qū)太陽能資源37
2.5.3格爾木地區(qū)太陽能資源38
2.5.4敦煌地區(qū)太陽能資源40
2.5.5吐魯番地區(qū)太陽能資源40
2.5.6貴州地區(qū)太陽能資源41
2.5.7海南島地區(qū)太陽能資源42
2.5.8哈爾濱地區(qū)太陽能資源43
2.6太陽輻照度預(yù)測方法45
2.6.1太陽法向直射輻照度的估計(jì)方法45
2.6.2氣候條件變遷對太陽直射輻照度的影響48
2.7中國太陽法向直射輻射資源分布48
2.7.1我國的年平均日太陽法向直射輻照量分布49
2.7.2太陽直射輻射時(shí)空分布影響因素50
2.7.3我國太陽能資源的基本特征50
2.7.4我國太陽能資源區(qū)劃51
2.7.5太陽法向直射輻射的測量52
2.8站區(qū)各種特殊氣候條件55
2.8.1環(huán)境溫度55
2.8.2風(fēng)速55
2.8.3降水參數(shù)56
2.8.4災(zāi)害性天氣現(xiàn)象及其參數(shù)56
2.8.5設(shè)計(jì)風(fēng)速和環(huán)境溫度57
2.9測量儀器58
2.9.1太陽總輻射表58
2.9.2太陽法向直射輻射表59
2.9.3大氣透過率測量儀60
2.10全球太陽法向直射輻射資源分布60
2.10.1衛(wèi)星太陽法向直射輻照度的現(xiàn)場修正60
2.10.2全球太陽法向直射輻射資源分布60

3太陽能熱發(fā)電站總體設(shè)計(jì)63
3.1電站設(shè)計(jì)點(diǎn)63
3.1.1設(shè)計(jì)點(diǎn)的意義63
3.1.2利用設(shè)計(jì)點(diǎn)的計(jì)算實(shí)例63
3.2塔式電站定日鏡聚光場效率分析64
3.2.1定日鏡場光學(xué)分析軟件HOC簡介64
3.2.2定日鏡場光學(xué)分析軟件HOC的算法原理64
3.2.3定日鏡場光學(xué)分析軟件HOC的兩個(gè)具體版本67
3.2.4鏡面反射率的取值70
3.2.5大氣透過率分析71
3.2.6塔式吸熱器熱損76
3.3拋物面槽式太陽能集熱器熱性能83
3.3.1槽式真空管熱損系數(shù)84
3.3.2槽式集熱器熱性能測量方法現(xiàn)狀85
3.3.3槽式集熱器熱性能測試方法92
3.4電站設(shè)計(jì)需要的基礎(chǔ)資料112
3.5設(shè)計(jì)的主要參數(shù)和原則112
3.6電站總體參數(shù)描述113
3.7年發(fā)電量計(jì)算113
3.7.1采用設(shè)計(jì)點(diǎn)方法計(jì)算113
3.7.2年發(fā)電量計(jì)算實(shí)例114
3.7.3熱發(fā)電站容量優(yōu)化117
3.7.4基于逐時(shí)模擬的發(fā)電量計(jì)算方法117
3.7.5地理位置對拋物面槽式集熱器效率計(jì)算的影響122
3.8儲熱量的確定126
3.8.1儲熱量選取的原則126
3.8.2儲熱功率選取的原則127
3.9電站總平面規(guī)劃要點(diǎn)127
3.10聚光場布置注意事項(xiàng)131

4聚光系統(tǒng)設(shè)計(jì)133
4.1系統(tǒng)總體描述133
4.1.1聚光系統(tǒng)的組成133
4.1.2聚光器調(diào)控原則和模式133
4.1.3聚光場控制模式133
4.1.4CFSC控制室位置和環(huán)境要求134
4.1.5聚光場輸出的計(jì)算方法134
4.1.6反射鏡積灰的影響134
4.2聚光場布置原則135
4.2.1定日鏡基本知識135
4.2.2球面定日鏡聚光像散特性137
4.2.3輪胎面定日鏡簡介138
4.2.4槽式聚光器的光學(xué)損失139
4.2.5聚光場布置的一般原則141
4.3塔式電站聚光場設(shè)計(jì)143
4.3.1定日聚光場基本運(yùn)行模式及基本設(shè)計(jì)參數(shù)143
4.3.2定日聚光場優(yōu)化設(shè)計(jì)方法144
4.3.3塔式吸熱器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)148
4.4塔式電站聚光場控制設(shè)計(jì)150
4.4.1聚光場控制系統(tǒng)技術(shù)條件150
4.4.2定日鏡跟蹤誤差的校正151
4.5槽式電站聚光場設(shè)計(jì)154
4.5.1聚光場的軸向布置155
4.5.2槽式集熱器集熱效率評價(jià)159
4.5.3槽式集熱場設(shè)計(jì)164
4.6槽式電站聚光場控制設(shè)計(jì)165
4.6.1槽式電站聚光場控制系統(tǒng)技術(shù)條件165
4.6.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)165
4.7集熱器的風(fēng)載特性165
4.7.1風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)——定日鏡風(fēng)載特性166
4.7.2外場測量——槽式聚光器風(fēng)載170

5吸熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)187
5.1系統(tǒng)總體描述187
5.1.1吸熱器系統(tǒng)配置187
5.1.2吸熱器組成及其調(diào)控原則188
5.1.3吸熱器額定功率的確定原則190
5.2吸熱器系統(tǒng)的材料選用191
5.2.1傳熱介質(zhì)191
5.2.2吸熱體材料191
5.2.3吸熱體表面涂層192
5.2.4塔式吸熱器保溫材料192
5.2.5管材192
5.3吸熱器系統(tǒng)的管路和泵選用192
5.4吸熱器系統(tǒng)的控制193
5.4.1吸熱器控制系統(tǒng)邏輯193
5.4.2控制設(shè)計(jì)范圍194
5.4.3控制方式194
5.5吸熱器系統(tǒng)運(yùn)行方式設(shè)計(jì)195
5.5.1總則195
5.5.2吸熱器啟動(dòng)195
5.5.3吸熱器工作模式195
5.5.4吸熱器的技術(shù)改進(jìn)195
5.6吸熱器的排污系統(tǒng)及其設(shè)備196
5.6.1排污范圍196
5.6.2排污方式196
5.6.3排污裝置197
5.6.4排污原則和方法197
5.7拋物面槽式吸熱管真空性能197
5.7.1拋物面槽式吸熱管結(jié)構(gòu)概述197
5.7.2拋物面槽式吸熱管真空可靠性研究現(xiàn)狀199
5.7.3拋物面槽式吸熱管放氣性能205
5.7.4拋物面槽式吸熱管放氣性能測試208
5.7.5拋物面槽式吸熱管滲氣性能216
5.7.6拋物面槽式吸熱管滲氫量預(yù)測219

6儲熱系統(tǒng)229
6.1系統(tǒng)總體描述229
6.1.1儲熱系統(tǒng)的作用229
6.1.2儲熱系統(tǒng)分類230
6.1.3儲熱方式選擇231
6.1.4儲熱材料存放231
6.2儲熱系統(tǒng)的技術(shù)要求231
6.3儲熱材料和模式232
6.3.1熔融鹽儲熱和室溫離子流體材料232
6.3.2混凝土儲熱材料232
6.3.3混凝土儲熱器的換熱設(shè)計(jì)233
6.3.4相變材料儲熱235
6.3.5固體材料儲熱用于空氣吸熱器系統(tǒng)235
6.3.6飽和水/蒸汽儲熱236
6.3.7合金相變儲熱材料236
6.4儲熱系統(tǒng)分類與組成237
6.4.1主動(dòng)型直接儲熱系統(tǒng)237
6.4.2主動(dòng)型間接儲熱系統(tǒng)239
6.4.3被動(dòng)型儲熱系統(tǒng)240
6.4.4儲熱系統(tǒng)的組成242
6.5儲熱材料和容器的選用243
6.6儲熱容器的充放熱設(shè)備及流程設(shè)計(jì)243
6.7儲熱系統(tǒng)控制244
6.7.1控制系統(tǒng)組成244
6.7.2儲熱系統(tǒng)控制邏輯244
6.8儲熱系統(tǒng)檢修設(shè)施244

7廠址選擇、電力負(fù)荷與發(fā)電流程245
7.1廠址選擇245
7.1.1選址原則245
7.1.2宏觀選址245
7.1.3生態(tài)保護(hù)245
7.1.4儲熱容器放置245
7.1.5太陽能資源與選址246
7.1.6廠址用地選擇246
7.1.7站址標(biāo)高確定247
7.1.8發(fā)電站廠址的地震烈度247
7.1.9廠址位置確定247
7.1.10發(fā)電站居住區(qū)位置的選擇248
7.2電力負(fù)荷與發(fā)電流程248
7.2.1電力負(fù)荷資料248
7.2.2電力負(fù)荷規(guī)劃248
7.2.3電力輸出時(shí)段選擇248

8廠區(qū)規(guī)劃249
8.1基本規(guī)定249
8.1.1發(fā)電站的廠區(qū)規(guī)劃原則249
8.1.2發(fā)電站的廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求249
8.1.3廠區(qū)規(guī)劃注意事項(xiàng)250
8.1.4廠區(qū)綠化的布置250
8.1.5廠區(qū)主要建筑物的方位250
8.1.6吸熱塔耐溫防火250
8.2主要建筑物和聚光場的布置250
8.2.1主廠房位置的確定250
8.2.2塔式電站吸熱塔布置251
8.2.3聚光場內(nèi)道路布置251
8.2.4廠區(qū)圍墻251
8.3交通運(yùn)輸251
8.4豎向布置252
8.5管線布置253
8.5.1廠區(qū)地下管線的布置253
8.5.2架空管線的布置253
8.5.3管線與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)253

9主廠房布置254
9.1主廠房方位254
9.2主廠房與儲熱器254
9.3太陽能儲熱系統(tǒng)布置254

10水處理設(shè)備及系統(tǒng)255
10.1吸熱器和蒸發(fā)器補(bǔ)給水處理255
10.2水處理設(shè)備的計(jì)算255
10.3給水、爐水校正處理及熱力系統(tǒng)水汽取樣255
10.4防腐256

11電力系統(tǒng)257
11.1發(fā)電站與電力網(wǎng)的連接257
11.2系統(tǒng)保護(hù)257
11.3系統(tǒng)通信257

12電氣設(shè)備及系統(tǒng)258
12.1高壓配電裝置258
12.2電氣主控制室258
12.3直流系統(tǒng)258
12.4電氣測量儀表258
12.5繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置258
12.6照明系統(tǒng)259
12.7電纜選擇與敷設(shè)259
12.8過電壓保護(hù)和接地259
12.9爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的電力裝置259

13熱工自動(dòng)化260
13.1基本規(guī)定260
13.2控制方式260
13.3熱工檢測260
13.4自動(dòng)調(diào)節(jié)261
13.5熱工保護(hù)261
13.6聯(lián)鎖261
13.7電源和氣源261
13.8控制室261
13.9電纜、導(dǎo)管和就地設(shè)備布置262
13.10采暖的基本規(guī)定262
13.11太陽能吸熱塔262
13.12廠區(qū)采暖熱網(wǎng)及加熱站262

14建筑和結(jié)構(gòu)264
14.1基本規(guī)定264
14.2防火264
14.3室內(nèi)環(huán)境265

15輔助及附屬設(shè)施266

16太陽能熱發(fā)電站的環(huán)境保護(hù)267
16.1基本規(guī)定267
16.2環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)要求267
16.3污染防治267
16.4環(huán)境保護(hù)設(shè)施268

參考文獻(xiàn)269