浅谈塔式光热发电工程建设及施工重点

浅谈塔式光热发电工程建设及施工重点

王斌

国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司810008

摘要:随着国家综合实力的提高，对于能源的利用效率越来越高。在现阶段的可再生清洁能源中，太阳能热发电是非常重要的组成部分，在能源领域越来越受到投资者的青睐。塔式光热发电作为最具发展前景的光热发电形式之一，逐步成为光热发电研发和投资开发的重点。论文仅浅要分析塔式光热发电项目，在建设准备和施工阶段需关注的重点，希望可以对相关工作人员有一定的帮助。

关键词:光热发电；塔式；施工；建设

随着科学技术的进步，相比较常规的热力发电厂来说，太阳能光热发电的优势是非常大的。光热发电按照聚集热量方式的不同，主要分为塔式、塔式和碟式三种技术路线。塔式太阳能光热发电技术是目前实现商业化运行最多，且技术最成熟的光热发电站系统。塔式太阳能光热发电技术是采用“线聚焦”原理，利用大面积塔式抛物面形式的反射镜将太阳光聚焦反射到集热管上，并将集热管内的传热工质加热至高温，利用其热量加热水产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。

一、光热发电概述

太阳能作为一种可再生的清洁能源，在能源环境领域越来越受到重视，太阳能发电己经成为太阳能大规模利用的主要方式。在未来的可再生能源利用中，太阳能热发电作为一种太阳能利用技术具有广阔的发展前景。太阳能热发电的原理是先将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能的发电技术，但由于太阳能的密度较低，温度通常情况下低于l00℃，需要较大的采光集热面通过聚光改变光线传播方向，使光线聚焦以提高能量密度，才能满足发电要求。

聚光器作为光热发电系统中将太阳能进行聚集以增加能量密度的装置，对聚光太阳能热发电的效率起着十分重要的作用，通过聚光器将低密度的太阳能聚焦后，转换成高密度的太阳能，再经传热介质将太阳能转化为热能，然后通过热力循环做功实现由热能到电能的转换。由于太阳辐射不稳定，受昼夜、季节、地理位置和气候条件的影响波动较大，造成光热发电系统效率低而成本高。目前利用太阳能进行聚光热发电的形式主要有槽式、塔式、碟式、菲涅尔式等，几种发电方式并存并各自进行发展，但投入商业化运营的光热发电技术主要是槽式和塔式光热发电。

二、塔式光热发电建设关注重点

（一）厂址的辐射资源情况

太阳法向直接辐射量(DNI)对光热发电成本有较大的影响。根据国际可再生能源署(IRENA)的相关研究结论，DNI每增加1OOkWh/m2/a，发电成本下降约4.5%。因此，选择厂址时，要高度重视直接辐射资源情况，尽可能将厂址选在直接辐射量高的区域。目前我国能够直接观测太阳直接辐射的气象站很少，致使太阳直接辐射资源观测资料缺乏。目前的工程项目大多采用卫星数据库数据，误差较大。建议如下：

（1）建议太阳能资源丰富的地区政府主管部门，尽快在气象站增设太阳直接辐射测量仪，开展直接辐射的测量工作，并为工程项目提供观测数据。（2）如果项目厂址具备条件，尽快建设太阳直接辐射测量站，开展直接辐射的测量工作。

（二）工程项目用地

太阳能热发电项目的占地面积的大小，决定于当地的太阳直接辐射强度、机组容量、聚光集热方式和储热系统容量。机组容量相同，太阳直接辐射强度越高，占地面积越小；储热系统容量越大，占地面积越大；塔式聚光集热要比槽式聚光集热占地面积大。由于工程用地面积与多重因素有关，在申请用地面积前，一定要对机组的建设方案有初步研究，不能盲目确定用地面积。

（三）工程项目用水

对于我国的太阳能热发电项目，水资源是极其宝贵的，必须严格控制用水量。可采取以下节水措施：（1）电厂水源尽可能采用地表水；（2）汽轮机排气冷却应采用空冷系统；（3）镜面清洗尽可能采用干式清洗，如果采用水清洗，应将清洗水回收循环利用；（4）可根据当地的气象条件和反射镜的具体情况，设置镜面雨水收集系统。

（四）辅助燃料和厂用电

对于配置储热系统的太阳能热发电项目，辅助燃料并不参与运行调解，它的用途是机组启动和吸热、储热、换热系统的防凝。辅助燃料通常采用天然气(管道输送或罐车运送)，也可以采用其他燃料。在机组运行期间，厂用电应来自发电机出口端设置的厂用变压器，而不应外购电力系统电力；在机组停运期间，可外购电力系统电力。

（五）储热系统容量

太阳能热发电的储热系统容量对机组的用地面积、年发电量和发电成本有重大影响，必须给予高度的重视。建议综合以下因素，研究确定储热系统的容量：（1）以上网电价最低为原则，通过系统优化确定储热系统容量。（2）机组要承担电力系统晚高峰负荷，则需要根据不同季节当地的日落情况和接入电网的晚高峰负荷的时间来确定储热系统容量；（3）机组是否需要连续24小时发电，则需根据接入电网的负荷情况和机组各系统的配置情况综合研究确定，储热系统的容量则需相应的调整。

（六）工程投资和融资

由于工程造价高，在电价构成中，投资成本和融资成本的比重大，需要采取措施，严格控制。（1）通过系统优化、招投标等措施，尽可能降低工程投资；（2）可通过向国家政策性银行申请低息贷款，降低工程项目的融资成本。

三、塔式光热发电施工重点

（1）塔式光热发电项目应建立起预先装配车间，将镜架与反射镜进行工厂化装配，对集热管进行焊接。（2）安装现场装设临时防风护栏。（3）从装配车间到广场运输应采用专门运输机械，运输过程中应注意太阳灼烧保护，反射面应背对太阳光侧。（4）集热器安装时应采用专用机械进行，现场可灵活运行装载机、汽车吊配平衡梁等方式进行吊装作业。

四、结束语

总而言之，社会经济的快速发展，对自然资源造成了极大的消耗，国家及各界人士对于清洁能源越来越重视。当下做好太阳能热发电的区域发展规划及施工指导工作。太阳能热发电工程项目，具有自身系统复杂、占地面积大、与厂址外部资源关联度高、工程施工周期长、投资额大的特点，因此，必须做好区域规划方案。同时，在施工过程中要建立起质量检验规程，做好验收及评价工作。

参考文献:

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[2]方嘉宾，魏进家，董训伟，等.腔式太阳能吸热器热性能的模拟计算[J].工程热物理学报，2009,30(3):428-432.