關(guān)于太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)與系統(tǒng)的構(gòu)建研究

諸偉

[摘? ? 要]文章針對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)與系統(tǒng)的構(gòu)建展開相關(guān)研究，首先簡(jiǎn)要分析太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，并針對(duì)該技術(shù)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)電體系，并結(jié)合實(shí)際內(nèi)容提出了有關(guān)光熱發(fā)電行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制建議，為企業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]太陽(yáng)能發(fā)電;構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化體系;熱發(fā)電技術(shù)

[中圖分類號(hào)]TM615 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–00–02

Research on the Construction of Solar Thermal

Power Generation Technology and System

Zhu Wei

[Abstract]This paper conducts related research on solar thermal power generation technology and system construction. First， it briefly analyzes solar thermal power generation technology， and builds a standardized power generation system for this technology， and puts forward relevant standards development recommendations for the solar thermal power generation industry based on the actual content. Lay the foundation for enterprise development.

[Keywords]solar power generation; building a standardized system; thermal power generation technology

隨著相關(guān)在政策批準(zhǔn)發(fā)布，以及開展一系列標(biāo)準(zhǔn)化的研編工作，對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了大力的支持。筆者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建的角度以及太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的角度出發(fā)對(duì)有關(guān)光熱發(fā)電行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)展開探討分析。

1 分析太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)

1.1 太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)所面臨的問題

隨著近年來太陽(yáng)能開發(fā)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該創(chuàng)新型發(fā)電技術(shù)是集聚光技術(shù)、吸收器技術(shù)、跟蹤技術(shù)以及熱能存儲(chǔ)技術(shù)為一體，并對(duì)這些技術(shù)統(tǒng)一進(jìn)行比較分析。其中，吸收技術(shù)和聚光技術(shù)的價(jià)值主要體現(xiàn)在獲取太陽(yáng)光源的相應(yīng)方式上，雖然都能夠收集大量的太陽(yáng)光熱能，但是由于人們無法改變太陽(yáng)光的分布情況所以相關(guān)技術(shù)所吸收的熱能也存在不穩(wěn)定性和密度低等無法解決的問題。熱能存儲(chǔ)技術(shù)是在收集太陽(yáng)光源時(shí)對(duì)光源的熱量損失有效地進(jìn)行控制，保障后期的能源需求。由于太陽(yáng)能資源分布不穩(wěn)定且密度較低，所以獲取太陽(yáng)能資源的困難程度較高，開發(fā)和利用太陽(yáng)能的相關(guān)成本也不低。但是在實(shí)際建設(shè)中，太陽(yáng)能熱發(fā)電廠在前期資金投入建設(shè)完成后，發(fā)展后期所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，特別是政府的相關(guān)政策措施以及資金方面對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的扶持程度也較高[1]。

1.2 常見模式對(duì)比分析

目前，太陽(yáng)能發(fā)電的技術(shù)發(fā)展逐漸多樣化，應(yīng)用開發(fā)太陽(yáng)能的潛在資源逐漸進(jìn)入了全新階段，以太陽(yáng)能集熱技術(shù)作為主要的技術(shù)表現(xiàn)狀態(tài)，集熱器按不同類型可分為聚光型和平板型的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

1.2.1 分析聚光型發(fā)電系統(tǒng)

聚光型發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)的光伏發(fā)電規(guī)模較大，在發(fā)展并網(wǎng)型太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值較高，這種技術(shù)對(duì)發(fā)電廠的要求規(guī)模必須達(dá)到兆瓦以上。該技術(shù)具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，其后期維修養(yǎng)護(hù)的過程也較為簡(jiǎn)單便捷，對(duì)場(chǎng)地面積的要求較低，并且對(duì)場(chǎng)地的布局以及平整度等也沒有明確要求。根據(jù)發(fā)電種類的不同進(jìn)行劃分，能夠?qū)⒃摪l(fā)電系統(tǒng)大致分為3種。

（1）槽式發(fā)電系統(tǒng)。該技術(shù)與其他發(fā)電技術(shù)相比實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間較早，技術(shù)發(fā)展較為成熟，是聚光型發(fā)電系統(tǒng)中的重要發(fā)電技術(shù)。該技術(shù)利用聚光器作為收集太陽(yáng)光源的槽型拋物面，讓聚焦在這里的太陽(yáng)光源通過反射進(jìn)入聚熱管中，在管內(nèi)的水受到熱力的影響變成水蒸氣，再由水蒸氣帶動(dòng)汽輪機(jī)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。這個(gè)發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)中具有一定的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

（2）塔式發(fā)電系統(tǒng)。該項(xiàng)發(fā)電技術(shù)主要是在對(duì)應(yīng)的設(shè)備周邊擺放定日鏡陣，利用鏡陣的反射原理將太陽(yáng)光聚焦在接收器內(nèi)，而接收器內(nèi)部將聚集的熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)化為電能，在驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的過程中帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。塔式集中熱電生產(chǎn)系統(tǒng)能夠和傳統(tǒng)的燃煤熱電廠協(xié)調(diào)建立汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，并提高其經(jīng)濟(jì)效益。

（3）太陽(yáng)能蝶式-斯特林發(fā)電系統(tǒng)。這種發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)包含熱功能轉(zhuǎn)換裝置、跟蹤裝置、吸熱器以及旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡等相關(guān)配置，在雙軸跟蹤支撐裝置中安裝這些裝置，在保障定向跟蹤的基礎(chǔ)上，完成發(fā)電。該系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)是在擁有塔式系統(tǒng)長(zhǎng)處的同時(shí)還能夠填補(bǔ)塔式吸熱器中缺點(diǎn)，并且該項(xiàng)發(fā)電系統(tǒng)的后期維護(hù)難度較低，能夠控制成本，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以達(dá)到大規(guī)模使用的需求標(biāo)準(zhǔn)。但是該發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)存在相應(yīng)的缺點(diǎn)，此系統(tǒng)在實(shí)際建設(shè)應(yīng)用過程中的占地面積較高并且在發(fā)電時(shí)所消耗的材料數(shù)量較多，電效率較低。

結(jié)合上述文章中的3種發(fā)電系統(tǒng)展開分析研究，根據(jù)其實(shí)際應(yīng)用過程中的規(guī)模、運(yùn)行維護(hù)成本以及發(fā)電效率等方面進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，槽式發(fā)電系統(tǒng)更符合現(xiàn)代的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1.2.2 分析平板型光伏發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)

平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，主要組成部分包括：太陽(yáng)能電池板、交流和直流保護(hù)系統(tǒng)、匯集系統(tǒng)以及開關(guān)系統(tǒng)等，該系統(tǒng)是通過匯線箱作為工作運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，利用逆變器的運(yùn)行轉(zhuǎn)換將直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。一般情況下，在并網(wǎng)型規(guī)模較大的光伏電站中，這項(xiàng)發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)最為適用，為了在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠維持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就要將交流電路和直流電路等設(shè)計(jì)好，延長(zhǎng)輻照時(shí)間，提高太陽(yáng)能生產(chǎn)效果。因此，在建設(shè)該項(xiàng)發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)過程中對(duì)施工場(chǎng)地的地理位置要求標(biāo)準(zhǔn)較高。雖然如此，但是該技術(shù)發(fā)電系統(tǒng)還同時(shí)具有施工方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料成本造價(jià)較低等多方面優(yōu)勢(shì)。

2 構(gòu)建太陽(yáng)能熱電技術(shù)體系

2.1 構(gòu)建原則

標(biāo)準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)組成，是標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮并運(yùn)行的基本保障。構(gòu)建相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系，將光熱發(fā)電領(lǐng)域現(xiàn)有的計(jì)劃進(jìn)行梳理并制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，能夠充分表現(xiàn)出光熱發(fā)電總體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，將光熱發(fā)電領(lǐng)域內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)之間的相互關(guān)系反映出來，方便研究和了解有關(guān)國(guó)內(nèi)外之間的比較標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的發(fā)展趨勢(shì)，為其修訂標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃提供參考數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠?yàn)楣鉄岚l(fā)電標(biāo)準(zhǔn)化的科研計(jì)劃安排提供相關(guān)參考依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)化的體系主要嚴(yán)格按照系統(tǒng)原理進(jìn)行構(gòu)建，采取從整體出發(fā)再到局部的編制方式，讓構(gòu)建的體系內(nèi)的相關(guān)元素按照次序排列，保證結(jié)構(gòu)清晰且具有較高有序性，在構(gòu)建體系的過程中要重點(diǎn)注意以下幾點(diǎn)原則。

（1）構(gòu)建體系的相關(guān)編制要與政策原則達(dá)成一致。在編制過程中要嚴(yán)格按照國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，并進(jìn)行研究《“十三五”產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《太陽(yáng)能發(fā)展規(guī)劃》，明確構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系的重點(diǎn)以及相關(guān)的基本原則。

（2）構(gòu)建體系的編制要保持動(dòng)態(tài)、開放的相關(guān)原則。標(biāo)準(zhǔn)體系是一份包含現(xiàn)有和未來發(fā)展過程中的光熱發(fā)電項(xiàng)目的規(guī)劃藍(lán)圖。任一種產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化體系的構(gòu)成都應(yīng)該與其生產(chǎn)研究的發(fā)展水平有著關(guān)聯(lián)。它必須覆蓋目前所計(jì)劃的光熱發(fā)電技術(shù)的全部標(biāo)準(zhǔn)，還要同時(shí)規(guī)劃到科學(xué)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)以及新產(chǎn)品、新技術(shù)的發(fā)展，并在構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)體系中留下充足的空間，保證標(biāo)準(zhǔn)體系能夠隨時(shí)充實(shí)與更新。

（3）構(gòu)建體系的編制要保持系統(tǒng)、實(shí)用、科學(xué)的相關(guān)原則。對(duì)體系的規(guī)劃、構(gòu)建、生產(chǎn)等相關(guān)過程進(jìn)行綜合分析，最大限度地構(gòu)成品類齊全、系統(tǒng)完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，充分地體現(xiàn)出系統(tǒng)效應(yīng)。

（4）體系的編制要秉承與國(guó)際相互接軌的相關(guān)原則。標(biāo)準(zhǔn)化的體系編制必須與國(guó)際相接軌，在研究標(biāo)準(zhǔn)體系中構(gòu)成框架的情況下，要將光熱國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)融入本標(biāo)準(zhǔn)體系中，另外，還要時(shí)刻關(guān)注國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)態(tài)，將未來計(jì)劃開展的標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目劃入本體系中，并為轉(zhuǎn)化國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)化提供參考數(shù)據(jù)。

2.2 構(gòu)建體系框架以及相關(guān)進(jìn)展

構(gòu)建太陽(yáng)能生產(chǎn)的技術(shù)系統(tǒng)首先結(jié)合了太陽(yáng)能生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)、標(biāo)準(zhǔn)化行業(yè)部門、社會(huì)組織發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、正在進(jìn)行編制的項(xiàng)目和未來發(fā)展中的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃，其中包括國(guó)家、行業(yè)以及集團(tuán)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。該體系主要涵蓋基礎(chǔ)通用原則、設(shè)計(jì)規(guī)劃、驗(yàn)收、維護(hù)運(yùn)行、系統(tǒng)與設(shè)備、測(cè)試檢驗(yàn)和管理技術(shù)的相關(guān)原則。

（1）基礎(chǔ)通用原則：作為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，具有普遍指導(dǎo)意義。原則中包含專業(yè)術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、圖形、安全、標(biāo)記、節(jié)能環(huán)保以及檔案管理等相關(guān)內(nèi)容。

（2）設(shè)計(jì)規(guī)劃主要包括光資源、水文地址、氣象等勘察測(cè)量，太陽(yáng)島、常規(guī)島、儲(chǔ)熱島的整體設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等。

（3）驗(yàn)收主要包括相關(guān)的項(xiàng)目建設(shè)時(shí)的設(shè)備、土建工程的安裝以及調(diào)試驗(yàn)收和評(píng)定質(zhì)量等內(nèi)容，例如：塔式、槽式的電站調(diào)試等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化編制工作。

（4）維護(hù)運(yùn)行主要包括運(yùn)行中的電站級(jí)和系統(tǒng)級(jí)部分的相關(guān)運(yùn)行維護(hù)。例如：槽式、塔式的電站運(yùn)行的編制工作。

（5）系統(tǒng)與設(shè)備主要是指相關(guān)的技術(shù)要求。例如：換熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、集熱管、塔式吸熱器、槽式集熱器等光熱關(guān)鍵的核心部件編制。

（6）測(cè)試檢驗(yàn)主要包括系統(tǒng)設(shè)備的測(cè)試檢驗(yàn)，用于到貨檢修試驗(yàn)等。例如：換熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、集熱管、塔式吸熱器、槽式集熱器等光熱關(guān)鍵的核心部件編制。

（7）管理技術(shù)主要包括監(jiān)督技術(shù)、管理項(xiàng)目等。例如：性能評(píng)估、集熱管監(jiān)造、工程質(zhì)量管理等標(biāo)準(zhǔn)化編制[3]。

3 光熱未來發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化建議

由于太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)才剛剛起步，相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作并不完善，雖然有一部分標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始實(shí)施，但是難以支撐目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為了達(dá)到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，拋除已經(jīng)實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目外，建議進(jìn)行以下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

（1）開展基礎(chǔ)通用原則等方面的標(biāo)準(zhǔn)化編制工作，達(dá)到光熱產(chǎn)業(yè)規(guī)范化、統(tǒng)一發(fā)展的要求，達(dá)到項(xiàng)目驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際情況開展土建、安裝驗(yàn)收、質(zhì)量測(cè)評(píng)等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化施工驗(yàn)收工作。對(duì)電站運(yùn)營(yíng)商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，提高在編標(biāo)準(zhǔn)的速度，開展儲(chǔ)熱島、太陽(yáng)島等子系統(tǒng)的運(yùn)維研究，保障光熱電站能夠高效、安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，并提供技術(shù)方面的支持。展開相關(guān)的研究檢測(cè)技術(shù)，為電站和其子系統(tǒng)的檢測(cè)提供保障。光熱發(fā)電所影響的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域非常多，其工藝流程十分復(fù)雜，所以還要提高對(duì)工程管理、技術(shù)監(jiān)督等方面的標(biāo)準(zhǔn)化研究。

（2）要充分發(fā)揮企業(yè)在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化過程中的主體地位，利用財(cái)政補(bǔ)助以及稅收政策等方式，鼓勵(lì)企業(yè)向全行業(yè)推廣累積的經(jīng)驗(yàn)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。組織展開有關(guān)光熱標(biāo)準(zhǔn)化的科研研究，加強(qiáng)科研院所、企業(yè)以及檢測(cè)機(jī)構(gòu)等相關(guān)單位之間的合作聯(lián)系，將行業(yè)力量集中在一起研制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。在國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上，將相關(guān)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，提高國(guó)家在國(guó)際領(lǐng)域上的地位，帶領(lǐng)國(guó)家的光熱發(fā)電技術(shù)以及設(shè)備服務(wù)走上國(guó)際化的舞臺(tái)[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，對(duì)企業(yè)未來發(fā)展需求進(jìn)行分析，構(gòu)建光熱發(fā)電技術(shù)是標(biāo)準(zhǔn)化體系。體系主要涉及基礎(chǔ)通用原則、設(shè)計(jì)規(guī)劃等方面的技術(shù)內(nèi)容，概括了光熱發(fā)電的整體過程，并根據(jù)國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展情況提出相關(guān)的研究建議，為光熱發(fā)電相企業(yè)提供參考。

參考文獻(xiàn)

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