本书依托国家标准GB/T 513072018《塔式太阳能光热发电站设计标准》、IEC（国际电工委员会）国际标准IEC 62862-4-1《塔式太阳能光热发电厂设计总体要求》和国家重点研发计划太阳能光热发电及热利用关键技术标准研究（项目编号：2017YFF0208300）的有关成果，结合国内示范工程案例和国外光热发电站设计经验提炼撰写而成。本书围绕塔式太阳能光热发电站设计关键技术进行介绍，主要包括光热资源评估、站址选择、光污染分析、光热关键设备部件选型设计、镜场设计、储热系统设计、光热工艺系统集成设计、控制系统设计、信息系统设计、吸热塔结构设计、定日镜结构设计、消防设计、镜场清洗技术等方面。
本书是国内首部塔式太阳能光热电站设计的学书著作，填补空白。本书依托国际、国家标准和国家重点研发计划的成果编写而成，作者都是团队里的技术骨干人员和各单位的技术专家，权威专业。
太阳能资源取之不尽，用之不竭，我们利用的很多资源，都直接或间接来自于太阳能。作为一种可再生能源发电方式，太阳能光热发电利用集热场将低密度的太阳能汇聚成高密度的能量，由太阳能转化成热能，通过工作流体传热，再由热机或其他发电技术将其转换成电能，并可以与化石燃料形成混合发电系统。太阳能光热发电绿色环保，建设场地灵活，在储热系统的配合下，可以连续稳定发电，电站既可并网运行，也可建成分布式电源为偏远地区供电。
太阳能光热发电主要有塔式、槽式、菲涅耳式和碟式四种形式，塔式太阳能光热发电具有聚光比高、传热工质能够达到较高温度、系统综合效率高、设计参数可与常规火电机组一致等优点，适合于大规模、大容量商业化应用，在国内外取得了较快发展。为促进和规范太阳能光热发电技术的发展，《住房城乡建设部关于印发２０１５年工程建设标准规范制定、修订计划的通知》明确，由中国电力企业联合会和中国能源建设集团有限公司工程研究院担任主编单位，起草国家标准《塔式太阳能光热发电站设计标准》。ＧＢ／Ｔ５１３０７２０１８ 《塔式太阳能光热发电站设计标准》自２０１８年１２月１日正式实施。该国家标准的发布填补了国内外太阳能光热发电设计标准的空白，将对我国乃至世界太阳能光热发电行业的技术发展产生重要影响。
同时，第一届全国太阳能光热发电标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ５６５）也于２０１７年成立，对口国际电工委员会太阳能光热发电技术委员会（ＩＥＣ／ＴＣ１１７）。该标委会以国家标准的编制内容为基础，申请立项ＩＥＣ／ＴＣ１１７国际标准。２０１７年１１月，在摩洛哥举行的ＩＥＣ年会上，由本书主编提交的标准提案获得ＩＥＣ官员和各成员国的高度评价并获投票通过。会议明确由中国主持编制国际标准ＩＥＣ６２８６２４１ 《塔式太阳能光热发电厂设计总体要求》，项目负责人由本书主编担任，项目组由中国、西班牙、德国、葡萄牙、摩洛哥等国的２０多位专家组成。
为了配合ＧＢ／Ｔ５１３０７２０１８ 《塔式太阳能光热发电站设计标准》的宣贯工作，使有关技术人员更好地掌握该国家标准的主要内容，同时也为了解答当前塔式太阳能光热发电设计的关键技术问题，特以国家标准配套的１３个专题研究报告为基础，结合ＩＥＣ国际标准编制过程中汲取的各国先进经验，以及由本书主编担任项目负责人的国家重点研发计划太阳能光热发电及热利用关键技术标准研究（２０１７ＹＦＦ０２０８３００）的研究成果，进行提炼整合，形成专著与读者共享。本书针对性强、涉及面广，研究内容覆盖了太阳能光热资源评估、站址选择、塔式太阳能光热发电站光污染分析、光热关键设备部件选型设计、镜场设计、储热系统设计、光热工艺系统集成设计、控制系统设计、信息系统设计、吸热塔结构研究、定日镜结构设计、消防设计、镜场清洗技术等多个方面。本书的出版将有助于规范和提高我国塔式光热发电站工程研究、设计、制造和建设的技术水平，对推动我国太阳能光热发电产业的技术进步具有重要作用。本书编委会由ＧＢ／Ｔ５１３０７２０１８ 《塔式太阳能光热发电站设计标准》、国际标准ＩＥＣ６２８６２４１ 《塔式太阳能光热发电厂设计总体要求》、国家重点研发计划太阳能光热发电及热利用关键技术标准研究（２０１７ＹＦＦ０２０８３００）的核心骨干人员和相关科研、设计单位的技术专家组成，分别来自中国能源建设集团有限公司工程研究院、中国电力企业联合会、中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、中国电力工程顾问集团有限公司、中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司、浙江中控太阳能技术有限公司、中国科学院电工研究所（中国科学院大学）、河北省电力勘测设计研究院、国核电力规划设计研究院有限公司等单位。
本书作者都是长期从事光热发电工程研究、设计、制造与建设的专业技术人员，有着丰富的实践经验。本书不仅有理论研究和设计方案比选，同时还有大量的调研数据和案例分析，对从事光热发电站工程研究、设计、制造、建设的专业技术人员有着较好的指导作用。同时，对于从事光热发电站调试、运行、维护、检修、管理和教学、培训的人员也有一定的参考价值。本书由许继刚担任主编，汪毅担任副主编，负责全书的组织、策划和统稿工作。王立军负责全书的图文整理工作。
前言由许继刚编写，第一章由许继刚和王立军编写，第二章由田启明编写，第三章由彭兢编写，第四章由曾春花编写，第五章由陈玉虹编写，第六章由李心编写，第七章和第八章由赵晓辉编写，第九章由仇韬编写，第十章由杨金芳编写，第十一章由李红星编写，第十二章由宫博编写，第十三章由张开军编写，第十四章由王立军和李心编写，第十五章由李心和赵晓辉编写。
全书由许继刚和汪毅审定。由于太阳能光热发电技术发展迅速且本书编写时间仓促，本书难免存在需要改进的地方，真诚欢迎读者提出批评意见和修改建议。
编者
许继刚，教授级高工，华中科技大学博士毕业，中国能源建设集团科技发展有限公司总经理，中国能源建设集团有限公司工程研究院常务副院长（正院级），新世纪百千万人才工程国家级人选，享受国务院政府特殊津贴专家，中国电力优秀科技工作者，中国能源建设集团有限公司工程技术专家，中国电力工程顾问集团公司特级专家。担任全国多个专业学术团体的主任、副主任，是全国太阳能光热发电标准化技术委员会副主任委员，全国电站过程监控及信息标准化技术委员会副主任委员。在国内外发表中英文论文50余篇，主持和参加编写著作5部，共获得各级成果奖励20余次。是国家重点研发计划 太阳能光热发电及热利用关键技术标准研究（项目编号：2017YFF0208300）项目负责人，IEC国际标准《塔式太阳能光热发电站设计总体要求》（IEC62862-4-1）项目负责人，工程建设国家标准GB/T51307-2018《塔式太阳能光热发电站设计标准》主编，GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》常务副主编，DL/T5456-2012《火力发电厂信息系统设计技术规定》主编。主持完成中国能源建设集团有限公司科研项目基于空气工质的塔式光热双循环发电技术研究和中国电力工程顾问集团公司太阳能热发电应用技术研究等光热发电课题。
前言
第一章 太阳能光热发电技术概述 ……………………………………………１
第一节发展背景１ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节太阳能光热发电形式３ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节塔式太阳能光热发电现状９ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节设计标准与关键技术１３ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二章 太阳能光热资源评估…………………………………………………１７
第一节太阳辐射１７ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节太阳能资源１８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节太阳能资源环境监测站２０ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节太阳能资源评估２３ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三章 塔式太阳能光热发电站站址选择 …………………………………２８
第一节太阳能资源条件２８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节气象条件３０ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节水源条件３２ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节光污染影响３３ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第五节场地条件３４ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四章 塔式太阳能光热发电站光污染分析 ………………………………３８
第一节光污染环境影响的评价现状、标准及方法３８ !!!!!!!!!!!!!!
第二节电站光污染影响分析４２ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节预防措施４５ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第五章 塔式太阳能光热关键设备部件选型设计…………………………４７
第一节定日镜选型４７ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节传热工质选择５１ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节吸热器选型５４ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节蒸汽发生器选型５８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第五节储热方式选择６０ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第六节汽轮机组选型与运行模式６２ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第六章 塔式太阳能光热发电站镜场设计 …………………………………６７
第一节定日镜场设计的基本思路６７ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节定日镜场设计边界条件及输入因素分析６８ !!!!!!!!!!!!!!
第三节镜场设计内容７０ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节几种主要的定日镜场布置方式及优劣对比７４ !!!!!!!!!!!!!!!!
第五节定日镜场设计算例７７ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第七章 塔式太阳能光热储热系统设计 …………………………………………８１
第一节储热系统及技术８１ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节储热系统关键设备８３ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节熔融盐储热系统相关计算８７ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节储热容量的优化选取８８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第八章 塔式太阳能光热工艺系统集成设计 ……………………………………８９
第一节塔式太阳能光热电站系统集成８９ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节系统匹配及优化设计９２ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第九章 塔式太阳能光热发电站控制系统设计 …………………………………９８
第一节定日镜控制９８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节塔式太阳能光热发电站全厂控制系统１０１ !!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节塔式太阳能热发电特有控制技术１０５ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第十章 塔式太阳能光热发电站信息系统设计 ………………………………１１５
第一节塔式太阳能电站信息系统应用现状１１５ !!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节信息系统规划原则１１６ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节塔式太阳能电站信息系统的规划１１８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节信息系统设计１１９ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第十一章 塔式太阳能光热发电站吸热塔结构设计 …………………………１２４
第一节吸热塔结构设计技术现状１２４ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节吸热塔结构种类１２５ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节吸热塔抗风设计１２８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节吸热塔抗震设计１３１ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第五节结构安全监测１３６ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第十二章 塔式太阳能光热定日镜结构设计……………………………………１３８
第一节定日镜结构体系１３８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节定日镜风荷载１４０ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节定日镜风振变形１４６ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节定日镜结构优化１４８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第十三章 塔式太阳能光热发电站消防设计……………………………………１５１
第一节电站的重点防火区域１５１ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节电站的特殊消防分析１５２ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节电站主要建（构）筑物的防火间距１５８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节电站消防给水的有关问题１６０ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第十四章 塔式太阳能光热发电站镜场清洗技术 ……………………………１６２
第一节定日镜清洗方式１６２ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第二节清洗水和清洗设备的要求１６４ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第三节定日镜清洗设备案例１６５ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第四节定日镜清洗实测数据１６８ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
第十五章 工程案例 …………………………………………………………………１７０
第一节德令哈５０ＭＷ 塔式光热发电站工程案例１７０ !!!!!!!!!!!!!!!!
第二节哈密５０ＭＷ 塔式光热发电站工程案例１７４ !!!!!!!!!!!!!!!!!
参考文献１８０ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
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