关于太阳能热发电技术与系统的构建研究

诸伟

[摘    要]文章针对太阳能热发电技术与系统的构建展开相关研究，首先简要分析太阳能热发电技术，并针对该技术构建标准化发电体系，并结合实际内容提出了有关光热发电行业的相关标准研制建议，为企业发展奠定基础。

[关键词]太阳能发电;构建标准化体系;热发电技术

[中图分类号]TM615 [文献标志码]A [文章编号]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

随着相关在政策批准发布，以及开展一系列标准化的研编工作，对太阳能热发电产业发展提供了大力的支持。笔者根据标准化体系构建的角度以及太阳能热发电技术的角度出发对有关光热发电行业的标准展开探讨分析。

1 分析太阳能热发电技术

1.1 太阳能热发电技术所面临的问题

随着近年来太阳能开发技术的发展进步，光伏发电技术应运而生，该创新型发电技术是集聚光技术、吸收器技术、跟踪技术以及热能存储技术为一体，并对这些技术统一进行比较分析。其中，吸收技术和聚光技术的价值主要体现在获取太阳光源的相应方式上，虽然都能够收集大量的太阳光热能，但是由于人们无法改变太阳光的分布情况所以相关技术所吸收的热能也存在不稳定性和密度低等无法解决的问题。热能存储技术是在收集太阳光源时对光源的热量损失有效地进行控制，保障后期的能源需求。由于太阳能资源分布不稳定且密度较低，所以获取太阳能资源的困难程度较高，开发和利用太阳能的相关成本也不低。但是在实际建设中，太阳能热发电厂在前期资金投入建设完成后，发展后期所产生的经济效益十分可观，特别是政府的相关政策措施以及资金方面对太阳能热发电技术的扶持程度也较高[1]。

1.2 常见模式对比分析

目前，太阳能发电的技术发展逐渐多样化，应用开发太阳能的潜在资源逐渐进入了全新阶段，以太阳能集热技术作为主要的技术表现状态，集热器按不同类型可分为聚光型和平板型的光伏发电系统。

1.2.1 分析聚光型发电系统

聚光型发电系统技术的光伏发电规模较大，在发展并网型太阳能发电技术中的应用价值较高，这种技术对发电厂的要求规模必须达到兆瓦以上。该技术具有较强的经济性，其后期维修养护的过程也较为简单便捷，对场地面积的要求较低，并且对场地的布局以及平整度等也没有明确要求。根据发电种类的不同进行划分，能够将该发电系统大致分为3种。

（1）槽式发电系统。该技术与其他发电技术相比实际应用的时间较早，技术发展較为成熟，是聚光型发电系统中的重要发电技术。该技术利用聚光器作为收集太阳光源的槽型抛物面，让聚焦在这里的太阳光源通过反射进入聚热管中，在管内的水受到热力的影响变成水蒸气，再由水蒸气带动汽轮机等相关设备进行发电。这个发电技术系统中具有一定的实用性和经济性。

（2）塔式发电系统。该项发电技术主要是在对应的设备周边摆放定日镜阵，利用镜阵的反射原理将太阳光聚焦在接收器内，而接收器内部将聚集的热能进行转化为电能，在驱动涡轮机的过程中带动发电机进行发电。塔式集中热电生产系统能够和传统的燃煤热电厂协调建立汽轮机发电系统，并提高其经济效益。

（3）太阳能蝶式-斯特林发电系统。这种发电系统的组成结构十分复杂，其结构包含热功能转换装置、跟踪装置、吸热器以及旋转抛物面反射镜等相关配置，在双轴跟踪支撑装置中安装这些装置，在保障定向跟踪的基础上，完成发电。该系统主要优势是在拥有塔式系统长处的同时还能够填补塔式吸热器中缺点，并且该项发电系统的后期维护难度较低，能够控制成本，在实际应用过程中可以达到大规模使用的需求标准。但是该发电技术系统存在相应的缺点，此系统在实际建设应用过程中的占地面积较高并且在发电时所消耗的材料数量较多，电效率较低。

结合上述文章中的3种发电系统展开分析研究，根据其实际应用过程中的规模、运行维护成本以及发电效率等方面进行对比，不难发现，槽式发电系统更符合现代的发展标准[2]。

1.2.2 分析平板型光伏发电技术系统

平板型光伏发电系统的组成结构十分复杂，主要组成部分包括：太阳能电池板、交流和直流保护系统、汇集系统以及开关系统等，该系统是通过汇线箱作为工作运行的重要环节，利用逆变器的运行转换将直流电源转变为交流电。一般情况下，在并网型规模较大的光伏电站中，这项发电技术系统最为适用，为了在实际应用时能够维持系统运行的稳定性，就要将交流电路和直流电路等设计好，延长辐照时间，提高太阳能生产效果。因此，在建设该项发电技术系统过程中对施工场地的地理位置要求标准较高。虽然如此，但是该技术发电系统还同时具有施工方便，结构简单，材料成本造价较低等多方面优势。

2 构建太阳能热电技术体系

2.1 构建原则

标准作为标准体系的基础组成，是标准发挥并运行的基本保障。构建相对标准体系，将光热发电领域现有的计划进行梳理并制定相关的标准，能够充分表现出光热发电总体结构的标准，将光热发电领域内标准之间的相互关系反映出来，方便研究和了解有关国内外之间的比较标准和相关的发展趋势，为其修订标准计划提供参考数据，同时也能够为光热发电标准化的科研计划安排提供相关参考依据。标准化的体系主要严格按照系统原理进行构建，采取从整体出发再到局部的编制方式，让构建的体系内的相关元素按照次序排列，保证结构清晰且具有较高有序性，在构建体系的过程中要重点注意以下几点原则。

（1）构建体系的相关编制要与政策原则达成一致。在编制过程中要严格按照国家产业发展的相关政策，并进行研究《“十三五”产业发展规划》《太阳能发展规划》，明确构建标准体系的重点以及相关的基本原则。

（2）构建体系的编制要保持动态、开放的相关原则。标准体系是一份包含现有和未来发展过程中的光热发电项目的规划蓝图。任一种产业的标准化体系的构成都应该与其生产研究的发展水平有着关联。它必须覆盖目前所计划的光热发电技术的全部标准，还要同时规划到科学技术的未来发展趋势以及新产品、新技术的发展，并在构建的标准体系中留下充足的空间，保证标准体系能够随时充实与更新。

（3）构建体系的编制要保持系统、实用、科学的相关原则。对体系的规划、构建、生产等相关过程进行综合分析，最大限度地构成品类齐全、系统完善的标准体系，充分地体现出系统效应。

（4）体系的编制要秉承与国际相互接轨的相关原则。标准化的体系编制必须与国际相接轨，在研究标准体系中构成框架的情况下，要将光热国际的标准融入本标准体系中，另外，还要时刻关注国际的标准化动态，将未来计划开展的标准化项目划入本体系中，并为转化国际的标准化提供参考数据。

2.2 构建体系框架以及相关进展

构建太阳能生产的技术系统首先结合了太阳能生产技术标准委员会、标准化行业部门、社会组织发布的相关标准、正在进行编制的项目和未来发展中的标准计划，其中包括国家、行业以及集团的相关标准。该体系主要涵盖基础通用原则、设计规划、验收、维护运行、系统与设备、测试检验和管理技术的相关原则。

（1）基础通用原则：作为基础标准，具有普遍指导意义。原则中包含专业术语、符号、图形、安全、标记、节能环保以及档案管理等相关内容。

（2）设计规划主要包括光资源、水文地址、气象等勘察测量，太阳岛、常规岛、储热岛的整体设计规范和技术经济等。

（3）验收主要包括相关的项目建设时的设备、土建工程的安装以及调试验收和评定质量等内容，例如：塔式、槽式的电站调试等相关的标准化编制工作。

（4）维护运行主要包括运行中的电站级和系統级部分的相关运行维护。例如：槽式、塔式的电站运行的编制工作。

（5）系统与设备主要是指相关的技术要求。例如：换热系统、储热系统、集热管、塔式吸热器、槽式集热器等光热关键的核心部件编制。

（6）测试检验主要包括系统设备的测试检验，用于到货检修试验等。例如：换热系统、储热系统、集热管、塔式吸热器、槽式集热器等光热关键的核心部件编制。

（7）管理技术主要包括监督技术、管理项目等。例如：性能评估、集热管监造、工程质量管理等标准化编制[3]。

3 光热未来发展的标准化建议

由于太阳能发电产业才刚刚起步，相对应的标准化工作并不完善，虽然有一部分标准已经开始实施，但是难以支撑目前的产业发展。为了达到产业发展的要求，抛除已经实施的标准化项目外，建议进行以下两个标准化工作。

（1）开展基础通用原则等方面的标准化编制工作，达到光热产业规范化、统一发展的要求，达到项目验收的标准，根据实际情况开展土建、安装验收、质量测评等相关的标准化施工验收工作。对电站运营商业化经验进行总结，提高在编标准的速度，开展储热岛、太阳岛等子系统的运维研究，保障光热电站能够高效、安全、平稳的运行，并提供技术方面的支持。展开相关的研究检测技术，为电站和其子系统的检测提供保障。光热发电所影响的专业技术领域非常多，其工艺流程十分复杂，所以还要提高对工程管理、技术监督等方面的标准化研究。

（2）要充分发挥企业在进行标准化过程中的主体地位，利用财政补助以及税收政策等方式，鼓励企业向全行业推广累积的经验以及技术标准。组织展开有关光热标准化的科研研究，加强科研院所、企业以及检测机构等相关单位之间的合作联系，将行业力量集中在一起研制标准化技术。在国际的标准化基础上，将相关国内标准向国际标准进行转化，提高国家在国际领域上的地位，带领国家的光热发电技术以及设备服务走上国际化的舞台[4]。

4 结束语

根据国内外的相关标准化进展，对企业未来发展需求进行分析，构建光热发电技术是标准化体系。体系主要涉及基础通用原则、设计规划等方面的技术内容，概括了光热发电的整体过程，并根据国内光热发电产业的标准化发展情况提出相关的研究建议，为光热发电相企业提供参考。

参考文献

[1] 尹航，易金印，赵雄，等.我国太阳能光热发电技术标准体系构建与研究[J].电器工业，2020（Z1）：59-61.

[2] 李焕伟.太阳能光热发电技术现状极其关键设备存在问题探究[J].电子测试，2020（2）：131-132，120.

[3] 刘建峰，桑丽霞，王凯音，等.超临界二氧化碳太阳能热发电系统中集热蓄热颗粒及其性质研究现状[J].热力发电，2020，49（10）：44-53.

[4] 王业飞.我国太阳能热电产业集聚的现状、问题和趋势[J].科学技术创新，2019（3）：183-184.