太陽能熱發(fā)電站設(shè)計(jì)

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

3太陽能熱發(fā)電站總體設(shè)計(jì)61

3.1電站設(shè)計(jì)點(diǎn)61

3.1.1設(shè)計(jì)點(diǎn)的意義61

3.1.2利用設(shè)計(jì)點(diǎn)的計(jì)算實(shí)例61

3.2塔式電站定日聚光場效率分析62

3.2.1定日聚光場瞬態(tài)光學(xué)效率62

3.2.2吸熱器采光口處聚光功率62

3.2.3吸熱器采光口處光斑尺寸63

3.2.4鏡面反射率的取值65

3.2.5大氣透過率分析66

3.2.6塔式吸熱器熱損71

3.3拋物面槽式太陽能集熱器熱性能78

3.3.1槽式真空管熱損系數(shù)79

3.3.2槽式集熱器熱性能測量方法現(xiàn)狀80

3.3.3槽式集熱器熱性能測試方法86

3.4電站設(shè)計(jì)需要的基礎(chǔ)資料106

3.5設(shè)計(jì)的主要參數(shù)和原則106

3.6電站總體參數(shù)描述107

3.7年發(fā)電量計(jì)算108

3.7.1采用設(shè)計(jì)點(diǎn)方法計(jì)算108

3.7.2年發(fā)電量計(jì)算實(shí)例109

3.7.3熱發(fā)電站容量優(yōu)化111

3.7.4基于逐時(shí)模擬的發(fā)電量計(jì)算方法112

3.7.5地理位置對采用DNI作為拋物面槽式集熱器效率計(jì)算的

影響117

3.8儲熱量的確定121

3.8.1儲熱量選取的原則121

3.8.2儲熱功率選取的原則122

3.9電站總平面規(guī)劃要點(diǎn)122

3.10聚光場布置注意事項(xiàng)126

4聚光系統(tǒng)設(shè)計(jì)128

4.1系統(tǒng)總體描述128

4.1.1聚光系統(tǒng)的組成128

4.1.2聚光器調(diào)控原則和模式128

4.1.3聚光場控制模式128

4.1.4CFSC控制室位置和環(huán)境要求129

4.1.5聚光場輸出的計(jì)算方法129

4.1.6反射鏡積灰的影響129

4.2聚光場布置原則130

4.2.1定日鏡基本知識130

4.2.2球面定日鏡聚光像散特性132

4.2.3輪胎面定日鏡簡介133

4.2.4槽式聚光器基本知識134

4.2.5聚光場布置的一般原則136

4.3塔式電站聚光場設(shè)計(jì)138

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)138

4.3.2定日聚光場優(yōu)化設(shè)計(jì)方法139

4.3.3塔式集熱場的設(shè)計(jì)143

4.4塔式電站定日聚光場控制設(shè)計(jì)145

4.4.1定日聚光場控制系統(tǒng)技術(shù)條件145

4.4.2定日鏡跟蹤誤差的校正146

4.5槽式電站聚光場設(shè)計(jì)150

4.5.1聚光場的軸向布置151

4.5.2槽式聚光器集熱效率評價(jià)154

4.5.3槽式集熱場設(shè)計(jì)159

4.6槽式電站聚光場控制設(shè)計(jì)160

4.6.1槽式電站聚光場控制系統(tǒng)技術(shù)條件160

4.6.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)160

4.7聚光器的風(fēng)載特性160

4.7.1風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)——定日鏡風(fēng)載特性161

4.7.2外場測量——槽式聚光器風(fēng)載165

5吸熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)182

5.1系統(tǒng)總體描述182

5.1.1吸熱器系統(tǒng)配置182

5.1.2吸熱器組成及其調(diào)控原則183

5.1.3吸熱器額定功率的確定原則185

5.2吸熱器系統(tǒng)的材料選用186

5.2.1傳熱介質(zhì)186

5.2.2吸熱體材料186

5.2.3吸熱體表面涂層187

5.2.4塔式吸熱器保溫材料187

5.2.5管材187

5.3吸熱器系統(tǒng)的管路和泵選用188

5.4吸熱器系統(tǒng)的控制188

5.4.1吸熱器控制系統(tǒng)邏輯188

5.4.2控制設(shè)計(jì)范圍189

5.4.3控制方式189

5.5吸熱器系統(tǒng)運(yùn)行方式設(shè)計(jì)190

5.5.1總則190

5.5.2吸熱器啟動190

5.5.3吸熱器工作模式190

5.5.4吸熱器的技術(shù)改進(jìn)190

5.6吸熱器的排污系統(tǒng)及其設(shè)備191

5.6.1排污范圍191

5.6.2排污方式191

5.6.3排污裝置192

5.6.4排污原則和方法192

5.7拋物面槽式吸熱管真空性能192

5.7.1拋物面槽式吸熱管結(jié)構(gòu)概述192

5.7.2拋物面槽式吸熱管真空可靠性研究現(xiàn)狀194

5.7.3拋物面槽式吸熱管放氣性能200

5.7.4拋物面槽式吸熱管放氣性能測試203

5.7.5拋物面槽式吸熱管滲氣性能211

5.7.6拋物面槽式吸熱管滲氫量預(yù)測214

6儲熱系統(tǒng)224

6.1系統(tǒng)總體描述224

6.1.1儲熱系統(tǒng)的作用224

6.1.2儲熱系統(tǒng)分類225

6.1.3儲熱方式選擇226

6.1.4儲熱材料存放226

6.2儲熱系統(tǒng)的技術(shù)要求226

6.3儲熱材料和模式227

6.3.1熔融鹽儲熱和室溫離子流體材料227

6.3.2混凝土儲熱材料227

6.3.3混凝土儲熱器的換熱設(shè)計(jì)228

6.3.4相變材料儲熱230

6.3.5固體材料儲熱用于空氣吸熱器系統(tǒng)230

6.3.6飽和水/蒸汽儲熱231

6.3.7合金相變儲熱材料231

6.4儲熱系統(tǒng)分類與組成232

6.4.1主動型直接儲熱系統(tǒng)232

6.4.2主動型間接儲熱系統(tǒng)234

6.4.3被動型儲熱系統(tǒng)235

6.4.4儲熱系統(tǒng)的組成237

6.5儲熱材料和容器的選用238

6.6儲熱容器的充放熱設(shè)備及流程設(shè)計(jì)238

6.7儲熱系統(tǒng)控制239

6.7.1控制系統(tǒng)組成239

6.7.2儲熱系統(tǒng)控制邏輯239

6.8儲熱系統(tǒng)檢修設(shè)施239

7廠址選擇、電力負(fù)荷與發(fā)電流程240

7.1廠址選擇240

7.1.1選址原則240

7.1.2宏觀選址240

7.1.3生態(tài)保護(hù)240

7.1.4儲熱容器放置240

7.1.5太陽能資源與選址241

7.1.6廠址用地選擇241

7.1.7站址標(biāo)高確定242

7.1.8發(fā)電站廠址的地震烈度242

7.1.9廠址位置確定242

7.1.10發(fā)電站居住區(qū)位置的選擇243

7.2電力負(fù)荷與發(fā)電流程243

7.2.1電力負(fù)荷資料243

7.2.2電力負(fù)荷規(guī)劃243

7.2.3電力輸出時(shí)段選擇243

8廠區(qū)規(guī)劃244

8.1基本規(guī)定244

8.1.1發(fā)電站的廠區(qū)規(guī)劃原則244

8.1.2發(fā)電站的廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求244

8.1.3廠區(qū)規(guī)劃注意事項(xiàng)245

8.1.4廠區(qū)綠化的布置245

8.1.5廠區(qū)主要建筑物的方位245

8.1.6吸熱塔耐溫防火245

8.2主要建筑物和聚光場的布置245

8.2.1主廠房位置的確定245

8.2.2塔式電站吸熱塔布置246

8.2.3聚光場內(nèi)道路布置246

8.2.4廠區(qū)圍墻246

8.3交通運(yùn)輸246

8.4豎向布置247

8.5管線布置248

8.5.1廠區(qū)地下管線的布置248

8.5.2架空管線的布置248

8.5.3管線與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)248

9主廠房布置249

9.1主廠房方位249

9.2主廠房與儲熱器249

9.3太陽能儲熱系統(tǒng)布置249

10水處理設(shè)備及系統(tǒng)250

10.1吸熱器和蒸發(fā)器補(bǔ)給水處理250

10.2水處理設(shè)備的計(jì)算250

10.3給水、爐水校正處理及熱力系統(tǒng)水汽取樣250

10.4防腐251

11電力系統(tǒng)252

11.1發(fā)電站與電力網(wǎng)的連接252

11.2系統(tǒng)保護(hù)252

11.3系統(tǒng)通信252

12電氣設(shè)備及系統(tǒng)253

12.1高壓配電裝置253

12.2電氣主控制室253

12.3直流系統(tǒng)253

12.4電氣測量儀表253

12.5繼電保護(hù)和安全自動裝置253

12.6照明系統(tǒng)254

12.7電纜選擇與敷設(shè)254

12.8過電壓保護(hù)和接地254

12.9爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的電力裝置254

13熱工自動化255

13.1基本規(guī)定255

13.2控制方式255

13.3熱工檢測255

13.4自動調(diào)節(jié)256

13.5熱工保護(hù)256

13.6聯(lián)鎖256

13.7電源和氣源256

13.8控制室256

13.9電纜、導(dǎo)管和就地設(shè)備布置257

13.10采暖的基本規(guī)定257

13.11太陽能吸熱塔257

13.12廠區(qū)采暖熱網(wǎng)及加熱站257

14建筑和結(jié)構(gòu)259

14.1基本規(guī)定259

14.2防火259

14.3室內(nèi)環(huán)境260

15輔助及附屬設(shè)施261

16太陽能熱發(fā)電站的環(huán)境保護(hù)262

16.1基本規(guī)定262

16.2環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)要求262

16.3污染防治262

16.4環(huán)境保護(hù)設(shè)施263

參考文獻(xiàn)2642100433B

太陽能熱發(fā)電站設(shè)計(jì)王志峰等著本書介紹了太陽能熱發(fā)電站的基本設(shè)計(jì)方法，主要面向從事太陽能熱發(fā)電工程的技術(shù)人員。太陽能熱發(fā)電站分為聚光、吸熱、儲熱和動力四大模塊，本書著重介紹了前三部分的設(shè)計(jì)方法和工藝布置中需要注意的重點(diǎn)。對太陽能熱發(fā)電站中與常規(guī)火電廠相同的部分，如汽輪機(jī)、輔助鍋爐及相關(guān)部分本書基本沒有敘述。本書對太陽能聚光和吸熱部分有較深的理論描述，并結(jié)合實(shí)際工程給出了算例，對太陽能熱發(fā)電站的選址也做了較為詳細(xì)的描述。內(nèi)容具有較強(qiáng)的理論和實(shí)用價(jià)值。

本書可供從事太陽能熱發(fā)電工程的研究人員和技術(shù)人員使用，也可供能源相關(guān)專業(yè)的高校教師和研究生參考。

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《太陽能熱發(fā)電站》以太陽能熱發(fā)電站設(shè)計(jì)、運(yùn)行為主線，依次講述太陽軌跡計(jì)算、太陽輻射能、傳熱學(xué)基礎(chǔ)、槽式熱發(fā)電站、塔式熱發(fā)電站、碟式熱發(fā)電站，涉及光熱電站的原理介紹、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、聚光、集熱、換熱、蓄熱等模塊的參數(shù)描述?！短柲軣岚l(fā)電站》中理論與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，注重橫向比較，給出了比較詳細(xì)的電站設(shè)計(jì)參數(shù)，便于教師組織教學(xué)和學(xué)生連貫、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。