1 绪论 1
1.1 太阳能热发电站设计的总体原则 2
1.1.1 太阳能热发电站的组成 2
1.1.2 发电站机组压力参数的选择 3
1.1.3 太阳能吸热器用的传热介质 3
1.1.4 发电站规划容量和装设机组的台数 3
1.1.5 发电站对环境影响控制 3
1.1.6 发电站的抗震及抗风设计 4
1.1.7 聚光场设计原则 4
1.2 概述 4
1.2.1 太阳能热发电站基本概念 4
1.2.2 太阳能热发电主要技术形式 10
1.2.3 基本术语 17
2 太阳能资源和气象参数 26
2.1 太阳能资源的性质 26
2.1.1 太阳能资源利用的优点 26
2.1.2 太阳能资源利用的缺点 26
2.2 太阳常数及辐射光谱 27
2.2.1 太阳辐照的表达 27
2.2.2 太阳辐射光谱 27
2.3 大气层对太阳辐射的影响 28
2.4 太阳位置计算方法 29
2.4.1 太阳角度 29
2.4.2 跟踪面角度的计算 32
2.5 我国几个典型地区的太阳能资源分布 34
2.5.1 北京地区太阳能资源 34
2.5.2 拉萨地区太阳能资源 37
2.5.3 格尔木地区太阳能资源 38
2.5.4 敦煌地区太阳能资源 40
2.5.5 吐鲁番地区太阳能资源 40
2.5.6 贵州地区太阳能资源 41
2.5.7 海南岛地区太阳能资源 42
2.5.8 哈尔滨地区太阳能资源 43
2.6 太阳辐照度预测方法 45
2.6.1 太阳法向直射辐照度的估计方法 45
2.6.2 气候条件变迁对太阳直射辐照度的影响 48
2.7 中国太阳法向直射辐射资源分布 48
2.7.1 我国的年平均日太阳法向直射辐照量分布 49
2.7.2 太阳直射辐射时空分布影响因素 50
2.7.3 我国太阳能资源的基本特征 50
2.7.4 我国太阳能资源区划 51
2.7.5 太阳法向直射辐射的测量 52
2.8 站区各种特殊气候条件 55
2.8.1 环境温度 55
2.8.2 风速 55
2.8.3 降水参数 56
2.8.4 灾害性天气现象及其参数 56
2.8.5 设计风速和环境温度 57
2.9 测量仪器 58
2.9.1 太阳总辐射表 58
2.9.2 太阳法向直射辐射表 59
2.9.3 大气透过率测量仪 60
3 太阳能热发电站总体设计 61
3.1 电站设计点 61
3.1.1 设计点的意义 61
3.1.2 利用设计点的计算实例 61
3.2 塔式电站定日聚光场效率分析 62
3.2.1 定日聚光场瞬态光学效率 62
3.2.2 吸热器采光口处聚光功率 62
3.2.3 吸热器采光口处光斑尺寸 63
3.2.4 镜面反射率的取值 65
3.2.5 大气透过率分析 66
3.2.6 塔式吸热器热损 71
3.3 抛物面槽式太阳能集热器热性能 78
3.3.1 槽式真空管热损系数 79
3.3.2 槽式集热器热性能测量方法现状 80
3.3.3 槽式集热器热性能测试方法 86
3.4 电站设计需要的基础资料 106
3.5 设计的主要参数和原则 106
3.6 电站总体参数描述 107
3.7 年发电量计算 108
3.7.1 采用设计点方法计算 108
3.7.2 年发电量计算实例 109
3.7.3 热发电站容量优化 111
3.7.4 基于逐时模拟的发电量计算方法 112
3.7.5 地理位置对采用DNI作为抛物面槽式集热器效率计算的影响 117
3.8 储热量的确定 121
3.8.1 储热量选取的原则 121
3.8.2 储热功率选取的原则 122
3.9 电站总平面规划要点 122
3.10 聚光场布置注意事项 126
4 聚光系统设计 128
4.1 系统总体描述 128
4.1.1 聚光系统的组成 128
4.1.2 聚光器调控原则和模式 128
4.1.3 聚光场控制模式 128
4.1.4 CFSC控制室位置和环境要求 129
4.1.5 聚光场输出的计算方法 129
4.1.6 反射镜积灰的影响 129
4.2 聚光场布置原则 130
4.2.1 定日镜基本知识 130
4.2.2 球面定日镜聚光像散特性 132
4.2.3 轮胎面定日镜简介 133
4.2.4 槽式聚光器基本知识 134
4.2.5 聚光场布置的一般原则 136
4.3 塔式电站聚光场设计 138
4.3.1 定日聚光场基本运行模式及基本设计参数 138
4.3.2 定日聚光场优化设计方法 139
4.3.3 塔式集热场的设计 143
4.4 塔式电站定日聚光场控制设计 145
4.4.1 定日聚光场控制系统技术条件 145
4.4.2 定日镜跟踪误差的校正 146
4.5 槽式电站聚光场设计 150
4.5.1 聚光场的轴向布置 151
4.5.2 槽式聚光器集热效率评价 154
4.5.3 槽式集热场设计 159
4.6 槽式电站聚光场控制设计 160
4.6.1 槽式电站聚光场控制系统技术条件 160
4.6.2 控制系统结构 160
4.7 聚光器的风载特性 160
4.7.1 风洞实验——定日镜风载特性 161
4.7.2 外场测量——槽式聚光器风载 165
5 吸热器系统设计 182
5.1 系统总体描述 182
5.1.1 吸热器系统配置 182
5.1.2 吸热器组成及其调控原则 183
5.1.3 吸热器额定功率的确定原则 185
5.2 吸热器系统的材料选用 186
5.2.1 传热介质 186
5.2.2 吸热体材料 186
5.2.3 吸热体表面涂层 187
5.2.4 塔式吸热器保温材料 187
5.2.5 管材 187
5.3 吸热器系统的管路和泵选用 188
5.4 吸热器系统的控制 188
5.4.1 吸热器控制系统逻辑 188
5.4.2 控制设计范围 189
5.4.3 控制方式 189
5.5 吸热器系统运行方式设计 190
5.5.1 总则 190
5.5.2 吸热器启动 190
5.5.3 吸热器工作模式 190
5.5.4 吸热器的技术改进 190
5.6 吸热器的排污系统及其设备 191
5.6.1 排污范围 191
5.6.2 排污方式 191
5.6.3 排污装置 192
5.6.4 排污原则和方法 192
5.7 抛物面槽式吸热管真空性能 192
5.7.1 抛物面槽式吸热管结构概述 192
5.7.2 抛物面槽式吸热管真空可靠性研究现状 194
5.7.3 抛物面槽式吸热管放气性能 200
5.7.4 抛物面槽式吸热管放气性能测试 203
5.7.5 抛物面槽式吸热管渗气性能 211
5.7.6 抛物面槽式吸热管渗氢量预测 214
6 储热系统 224
6.1 系统总体描述 224
6.1.1 储热系统的作用 224
6.1.2 储热系统分类 225
6.1.3 储热方式选择 226
6.1.4 储热材料存放 226
6.2 储热系统的技术要求 226
6.3 储热材料和模式 227
6.3.1 熔融盐储热和室温离子流体材料 227
6.3.2 混凝土储热材料 227
6.3.3 混凝土储热器的换热设计 228
6.3.4 相变材料储热 230
6.3.5 固体材料储热用于空气吸热器系统 230
6.3.6 饱和水／蒸汽储热 231
6.3.7 合金相变储热材料 231
6.4 储热系统分类与组成 232
6.4.1 主动型直接储热系统 232
6.4.2 主动型间接储热系统 234
6.4.3 被动型储热系统 235
6.4.4 储热系统的组成 237
6.5 储热材料和容器的选用 238
6.6 储热容器的充放热设备及流程设计 238
6.7 储热系统控制 239
6.7.1 控制系统组成 239
6.7.2 储热系统控制逻辑 239
6.8 储热系统检修设施 239
7 厂址选择、电力负荷与发电流程 240
7.1 厂址选择 240
7.1.1 选址原则 240
7.1.2 宏观选址 240
7.1.3 生态保护 240
7.1.4 储热容器放置 240
7.1.5 太阳能资源与选址 241
7.1.6 厂址用地选择 241
7.1.7 站址标高确定 242
7.1.8 发电站厂址的地震烈度 242
7.1.9 厂址位置确定 242
7.1.10 发电站居住区位置的选择 243
7.2 电力负荷与发电流程 243
7.2.1 电力负荷资料 243
7.2.2 电力负荷规划 243
7.2.3 电力输出时段选择 243
8 厂区规划 244
8.1 基本规定 244
8.1.1 发电站的厂区规划原则 244
8.1.2 发电站的厂区规划设计要求 244
8.1.3 厂区规划注意事项 245
8.1.4 厂区绿化的布置 245
8.1.5 厂区主要建筑物的方位 245
8.1.6 吸热塔耐温防火 245
8.2 主要建筑物和聚光场的布置 245
8.2.1 主厂房位置的确定 245
8.2.2 塔式电站吸热塔布置 246
8.2.3 聚光场内道路布置 246
8.2.4 厂区围墙 246
8.3 交通运输 246
8.4 竖向布置 247
8.5 管线布置 248
8.5.1 厂区地下管线的布置 248
8.5.2 架空管线的布置 248
8.5.3 管线与周边环境的协调 248
9 主厂房布置 249
9.1 主厂房方位 249
9.2 主厂房与储热器 249
9.3 太阳能储热系统布置 249
10 水处理设备及系统 250
10.1 吸热器和蒸发器补给水处理 250
10.2 水处理设备的计算 250
10.3 给水、炉水校正处理及热力系统水汽取样 250
10.4 防腐 251
11 电力系统 252
11.1 发电站与电力网的连接 252
11.2 系统保护 252
11.3 系统通信 252
12 电气设备及系统 253
12.1 高压配电装置 253
12.2 电气主控制室 253
12.3 直流系统 253
12.4 电气测量仪表 253
12.5 继电保护和安全自动装置 253
12.6 照明系统 254
12.7 电缆选择与敷设 254
12.8 过电压保护和接地 254
12.9 爆炸火灾危险环境的电力装置 254
13 热工自动化 255
13.1 基本规定 255
13.2 控制方式 255
13.3 热工检测 255
13.4 自动调节 256
13.5 热工保护 256
13.6 联锁 256
13.7 电源和气源 256
13.8 控制室 256
13.9 电缆、导管和就地设备布置 257
13.10 采暖的基本规定 257
13.11 太阳能吸热塔 257
13.12 厂区采暖热网及加热站 257
14 建筑和结构 259
14.1 基本规定 259
14.2 防火 259
14.3 室内环境 260
15 辅助及附属设施 261
16 太阳能热发电站的环境保护 262
16.1 基本规定 262
16.2 环境保护设计要求 262
16.3 污染防治 262
16.4 环境保护设施 263
参考文献 264