GB／T 51307-2018 标准规范下载简介

GB／T 51307-2018 塔式太阳能光热发电站设计标准(完整正版、清晰无水印)

8.1.3在集热场布置时需注意与汽轮发电机组、冷却水系统、电 力系统等设备互不干扰。电力系统进、出线路一般以地埋方式沿 着集热场中一条主通道布置，并与沿线定日镜保持一定的安全 距离。

8.2.1定日镜排列方式包括采用辐射交错式、阵列式等多种

定日镜采用辐射交错式排列（见图1），其优点是有效减少了 定日镜的反射光线被正前方相邻定日镜遮挡而造成的能量损失， 在辐射交错式排列布置中，定日镜被安装在距离吸热塔不同距离 的圆环上，称为镜环。距离吸热塔最近的第一个镜环为基本环，其 半径与吸热塔的高度有关，其他环的半径则根据与相邻镜环之间 的径向间距的大小来确定，而同一环上相邻定日镜之间的距离由 周向间距的大小来确定。环之间的最小径向间距需要保证相邻镜 环上的相邻定日镜之间不发生碰撞；镜环之间的最大径向间距需 要考虑减小定日镜对其后方定日镜反射光线的遮挡损失，但间距 的增加会增加镜场占地面积：镜环上最小周向间距需要保证镜环 上相邻定日镜之间不发生机械碰撞；镜环上最大周向间距需要考 虑减小镜环上相邻定日镜对其后一镜环上定日镜反射光线的遮挡 损失，但间距的增加会增加镜场占地面积。 定日镜采用阵列式排列相对比较简单，其特点是定日镜按照 直线进行排布CJJT 294-2019 居住绿地设计标准，每行上的定日镜位于同一条直线上，相邻行之间的

图1辐射交错式排列的定日镜场

定日镜东西方向交错布局，不同行之间的行间距相等或者不完全 相等，同一行上的定日镜镜间距相等（见图2）。阵列式排列的优 点是可以最大化地运用土地面积，但是其阴影遮挡损失也会相对 比较大，特别是距离吸热塔较远的东西两个角落区域。

图2阵列式排列的定日镜场

8.3.2定日镜余弦效率、遮挡损失和阴影损失、大气衰减和吸热

3.2定日镜余弦效率、遮挡损失和阴影损失、大气衰减和吸 截断效率与吸热塔高度相关，吸热塔的投资成本随高度的增 增大，经济性随吸热塔高度的增加出现先提升后降低的趋势

8.3.2定日镜余弦效率、遮挡损失和阴影损失、大气衰减和吸热

8.3.3吸热塔内设备一般包括空压系统、空气罐、进出口缓冲罐、

8.3.3吸热塔内设备一般包括空压系统、空

控制设备以及电气系统等，这些设备和设施的布置是根据系统工 艺流程、管道系统工艺、设备占地面积等确定的。例如为了确保吸 热器运行时充满熔盐且无空气进入，出口缓冲罐一般放置在吸热 器高位

8.3.7由于吸热塔内熔融盐管道由安装态变为

8.4.3由手于定日镜场光斑大小、溢出情况、光斑散焦速度等均会 导致部分定日镜光斑聚集在吸热器周边，导致吸热器周边设备因 高温而损坏，因此一般采用高反射率的耐热防护板或者隔热涂层 对吸热器周围建筑和设备进行防护

8.5.4吸热塔检修起吊设施的设置与设备的安装、检修需求

根据调查，以熔融盐作为传热介质，并采用立式放热换热器作 为蒸汽发生器时，蒸汽发生器常布置于吸热塔内换热平台层，一般 需在该层蒸汽发生器上方设置检修起吊设施。 以水/蒸汽作为传热介质时，汽水循环设备常布置于吸热塔内 循环平台层，一般股需在该层汽水循环设备上方设置检修起吊设施。 以熔融盐作为传热介质，蒸汽发生器布置于熔盐罐之间换热 大平台，吸热塔内若无其他需检修起吊设备，则不需设置检修起吊 设施。 布置于吸热塔顶的吸热器管屏可根据吸热塔高度等安装条 件，设置吸热器顶部固定式起吊设施，或采用移动式起吊设施等

9.1.1光热电站发电区有不同的建（构）筑物和各种设施，发电区 的布置一般根据它们的生产特点、工艺要求、运行检修要求、卫生 和消防要求进行合理分区紧凑布置，这样便于合理组织生产过程 缩短各种工程管线布置。 9.1.2本条是针对自前塔式光热电站的工艺流程，对发电区进行 了功能分区，这些功能分区集中布置不仅划界清晰，而且便于运营 维护，缩短工艺管线，减少消防间距，节约占地面积。当然，这些功 能分区可以根据项目的具体规模做进一步联合归并，简化布置，也 可以根据项目具体的地形、地质等情况进行适当拆分，设计过程中 不应过分强调以上的功能分区而失去更加因地制宜的合理布置。 9.1.3本条采用半露天布置是指不建厂房，但对设备采取局部封 团或半封闭措施的一种布置方式。 9.1.4塔式光热电站采用熔融盐作为传热/储热介质时，存在熔 融盐制备、储存、循环工作等环节，由于熔融盐具有助燃性、熔点高 等特点，因此在布置时除考虑一般的防护要求外，还应特别注意防 火、防爆、防冻要求。同时在布置设计时，在满足工艺要求的情况 下，尽量远离振动源和噪声源，为运行检修人员创造良好的工作 环境。

9.1.1光热电站发电区有不同的建（构）筑物和各种设施，发电区

9.2.2由于储热罐体外部均有保温防护措施，适合露天不

由于储热罐体外部均有保温防护措施，适合露天布置，目 成的光热电站储热罐基本也是露天布置。

前已建成的光热电站储热罐基本也是露天布置。

9.2.3熔融盐储罐整体爆裂可能性小，局部爆裂泄露的熔融

冷很快凝固，但为限制泄露危害性的进一步扩大需设置不 体防护堤。

9.3蒸汽发生器区域布置

9.3.2蒸汽发生器除非在恶劣的自然环境里影响到维护和使用，

9.3.2蒸汽发生器除非在恶劣的自然环境里影响到维护和使用，

3.2蒸汽发生器除非在恶劣的自然环境里影响到维护和使 般均可采用露天或半露天布置。当采用室内布置时，建议与 功能建筑联合布置。

9.6.1集中控制室和电子设备间、热工设备维修间等联合布置 时，为了便于布置和减少占地面积，可设置集中控制楼。 9.6.4集中控制室是运行人员集中的场所和电站的控制中心，为 确保人员生命和电站运行的安全，提出集中控制室不得穿行汽、 水、油等工艺管道。

7.3汽机房桥式起重机起吊受限制的设备和部件一般包括 器、水泵、凝汽器端盖等

9.8.1根据现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火规范》 GB50229的有关规定，屋内单台总油量为100kg以上的电气设 备，屋外单台总油量为1000kg以上的电气设备，应设置贮油或挡 油设施，并应设置将事故油排至安全处的设施。根据火力发电厂 与变电站设计实践，基本都设置总事故贮油池，将事故油排至总事 故贮油池，以减少火灾持续时间和事故损失。总事故贮油池的容 量一般按最大1台主变的油量考虑，为防止污染环境，总事故贮油 池应设置油水分离设施。

10.2.2一般定日镜在运行风荷载下能够正常工作，指定日镜能 够转动到指定的角度，使太阳辐射能准确地反射到吸热器上，从而 使整个镜场输出能量满足要求。在定日镜工作时，需要以一定倾 角跟踪太阳，遇到较大的环境风速时，风作用在镜面上所形成的巨 大扭矩可能阻挡定日镜的正常转动，定日镜传动装置需要输出足 够的扭矩使定日镜能克服风抗阻力。定日镜所受到的风抗阻力与 风速的大小、定日镜面积大小、风向与定日镜姿态关系等因素有 关。定日镜在镜场中的位置不同其所受的风力大小也不同。 在有风情况下，受环境风力影响，定日镜镜面角度随风力变化 发生振动，导致投射在远处吸热器上的光斑来回振荡，偏离了预期 没射位置，降低了实际的跟踪精度。为了使定日镜在实际使用中 保证较高的跟踪精度，定日镜风载荷一般根据当地气象条件确定 在保证其振动偏差保持在设计跟踪精度范围内的条件下，通过技 术经济比较，减少支架和跟踪装置的成本。 10.2.3最大风速用于定日镜支架的强度和刚度设计，是影响太

10.3.4为保证全厂失电时吸热器的安全，吸热器应设置进口缓 冲罐，其容积可根据定日镜场散焦时间确定。为保持进口缓冲罐 的静压，还应配置空气储罐。为防止吸热器发生盐锤，满足吸热器 定压以及存储受热面流动工质的要求，吸热器宜设置出口缓冲罐

10.3.5自前国际上运行的水工质吸热的过热蒸汽塔式光热发电 项目，有美国IVANPAH三台装机容量各约130MW等级的电 站，以及南非KHISOLARONE装机容量为5OMW的电站；这两 个电站吸热器均产生过热蒸汽进入汽轮机发电，前者吸热器配置 再热器，后者包括三个腔式吸热器，其中东西两侧为蒸发段，南侧 为过热段，不配置再热段吸热器。西班牙PS10、PS20电站以及中 控德令哈10MW采用饱和蒸汽吸热器的塔式光热电站，均不配置 再热器。因此，如设置再热器，需要经过技术经济比较确定。

10. 4 定日镜清洗装置

10.4.2在一般的环境气象条件下，目前定日镜更多地采用较为 成熟的水清洗方式。在缺水和冬季严寒地区，有的电站采用无水 清洗方式。

11.1.2南非KSISOLARONE电站配置大约19个蒸汽蓄热 器，作为储热手段。西班牙PS10光热电站等采用饱和蒸汽发电 的电站，也配置蒸汽蓄热器。采用过热蒸汽吸热器的塔式光热电 站，可以采用双罐显热熔融盐储热，或显热结合潜热熔融盐储热。 11.1.4目前塔式光热发电多采用组分为60%的NaNO和40% 的KNO混合物的熔融盐。随着技术的进步和熔融盐材料成本的 降低，其他熔融盐也具有应用前景，当采用成本可接受的低熔点盐 作为传热流体和储热介质时，可降低吸热器内熔融盐凝固的风险 也可降低汽轮发电机组低负荷运行由于回热系统给水温度低的风 险，或可取消低负荷给水预热器的设置，从而简化系统。因此选择 溶融盐种类，应综合考虑成本、吸热器内最大温度限制、熔融盐长 期稳定性、熔融盐凝固风险及熔融盐腐蚀性能等。

11.1.2南非KSISOLARONE电站配置大药19个蒸汽蓄热 器，作为储热手段。西班牙PS1O光热电站等采用饱和蒸汽发电 的电站，也配置蒸汽蓄热器。采用过热蒸汽吸热器的塔式光热电 站，可以采用双罐显热熔融盐储热，或显热结合潜热熔融盐储热。

I1.4换热系统及设备

11.4.4当水/蒸汽作为传热介质并采用熔融盐显热储热时，充热 换热器容量应与吸热器系统设计、储热系统额定容量及工艺特点 相匹配。当仅采用过热蒸汽过热段的显热储热时，储热容量的大 小主要决定于吸热器的蒸发量和过热蒸汽参数；当采用过热蒸汽 过热段的显热以及凝结段的潜热和过冷段的显热储热时，储热系 统容量较大。

11.4.4当水/蒸汽作为传热介质并采用熔融盐显热储热时，充热

11.4.5蒸汽发生器熔融盐循环泵组的流量应考虑蒸

大热负荷时所需熔融盐流量，同时兼顾高加全切工况可能出现的 熔融盐最大流量。

统布置最高点上游和下游分开计算阻力。熔融盐系统包括蒸汽发 生器熔融盐循环泵出口至低温熔融盐储罐熔融盐人口熔融盐流程 内所有管道及设备。

统布置最高点上游和下游分开计算阻力。熔融盐系统包括表 生器熔融盐循环泵出口至低温熔融盐储罐熔融盐入口熔融盖 内所有管道及设备。

13.7定日镜清洗水处理

13.7.2由于定日镜的数量庞天，一个班次的清洗能力有限，一个

运行班次不可能完成对所有定日镜清洗一遍，所以要完成定日镜 的一个清洗周期，需要按每个班次的清洗能力将全部定日镜分成 定数量的批次进行清洗，故清洗水处理系统容量的设置与清洗 批次有关。

14.4.1本条是根据现行国家标准《安全防范工程技术

50348和目前火力发电厂安防系统设计现状提出的

15.3控制方式及控制室

15.3.1目前运行的光热电站均采用集中控制的方式，在一个电

15.3.1自前运行的光热电站均采用集中控制的方式，在一个电 厂建设多台机组的情况下，也有通过一个集中控制室实现多台机 组的集中控制方式，因此本条提出了全站集中的控制方式和全站 设1个控制室的规定

5.4.2对光热电站而言，法向直接辐照度、风速、风向、温度 用于发电量预测和控制模式选择的重要参数，所以特别提出 参数检测要求

15.4.4云层监测设备可以识别云层的变化轨迹，据此

判定日镜场的云遮位置，为电站控制系统提前启动相应云遮情况 下的保护控制逻辑提供条件，确保吸热器安全运行

15.6.2由于吸热器表面超温和介质断流会引发设备故障，所以

2由于吸热器表面超温和介质断流会引发设备故障，所以 了吸热器保护的要求。

15.9.1目前光热电站控制系统比较多，有镜场控制系统、汽轮机 控制系统、汽轮机跳闸保护系统等。本条提出的主控制系统控制 范围包括集热系统、传热系统、储热系统、换热系统、汽轮发电机系 统、辅助车间系统等，在条件具备的情况下，镜场控制系统、汽轮机 控制系统、汽轮机跳闸保护系统也可纳入主控制系统。

商的基础上提出的。经过国内外项目调研，目前定日镜就地 装置一部分采用可编程控制器作为处理器，也有部分项目采 片机作为专用控制器

16.2.1对于单回线路与电网连接的电站，单母线接线操作方便

16.2.2基于太阳能资源的特性，电站会经常出现后停机

16.2.3当发电机额定容量大于50MW时，若仍采用6

压等级，发电机出口额定电流及短路电流均较大，必须提高发电机 出口断路器参数来满足需求，从而增加了设备投资

16.3交流站用电系统

16.3.11根据光热电站中储能系统的工艺特性，需要在全站失电 时保证部分负荷的继续运行，故应设置交流保安电源，以防止熔融 盐由于温度过低而凝结、报废。辅助燃料采用天然气的电站，选择 小型燃气内燃机组取代柴油机组可以实现燃料的共享利用，不需 要再为柴油发电机组单独准备燃料。

16.3.11根据光热电站中储能系统的工艺特性，需要在全站失电

4直流电源系统及交流不间

16.4.3考虑到塔式光热电站每台机组间相距较远，蓄电

.4.3考虑到塔式光热电站每台机组间相距较远，蓄电池

10.4.3 考虑到塔式无热电站母合机组间相距牧远，备蓄电池组口 数量按机组设置。根据现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》

数量按机组设置。根据现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》

GB50049的有关规定，对电力网络计算机监控系统蓄电池白 以及远离汽机房的集热场配电系统直流电源设置做了规定。

荷特性，为了减小蓄电池组的容量，定日镜驱动系统供电时门 据工程情况确定。因此本标准仅要求用于控制系统的交流不 电源满负荷供电时间不应小于0.5h（不间断电源在输出额定 时的连续运行时间）。

16.5.2我国太阳能资源丰富地区主要位于青海、西藏等高海拨 地区，故本条第2款第2项在现行国家标准《大中型火力发电厂设 计规范》GB50660的有关规定基础上做出规定

16.5.2我国太阳能资源丰富地区主要位于青海、西藏等高海拨

16.7元件继电保护

16.7.3当发电机出口设置断路器，发电机停机时，变压器仍可以

.3 当发电机出口设置断路器，发电机停机时，变压器仍可

.3当发电机出口设置断路器，发电机停机时，变压器仍可 ，发电机保护装置和变压器保护装置分开组屏，对于运行和相 灵活方便

17.2水源及水务管理

17.2.1目前我国已全面实施取水许可及建设项目水资源论证制

GB50660、《小型火力发电厂设计规范》GB50049及现行行业标 准《发电厂节水设计规程》DL/T5513，并结合光热电站用水的特 点，规定了电站设计的节水评价指标。

18辅助系统及附属设施

18.0.1自前国内电站多采用专业检修公司或地区协作的集中检 修方式，一般不设中心修配厂。 18.0.2本条规定了电站试验室、仪器设备及建筑面积的配置要 求，对使用率低和费用高的设备、仪器，可以不设置的就不设，可以 地区协作的则充分发挥地区力量，减少人员编制和节省投资及管 理费用。光热电站相对于火力发电厂增加了熔融盐，化学试验室 的仪器设备和建筑面积配置按实际需要适当调整

19.1.3目前国内高算结构和电力抗震设计标准中，规定烟窗超 过200m为安全等级一级的结构。吸热塔结构类似烟窗结构，但 搭顶布置有大质量荷载，考虑到结构的重要性和结构特点，将高度 不小于150m的吸热塔确定为安全等级一级的结构

19.1.3自前国内高箕结构和电力抗震设计标准中，规定烟窗超

19.2.3吸热塔结构是塔式光热电站中的重要结构，结构类型为 高算结构。吸热塔的抗风和抗震问题是设计难点和焦点。故将吸 热塔结构确定为重点设防类结构。由于光热电站的单机容量一股 不大于200MW，确定吸热塔结构、空冷凝汽器支撑结构和冷却塔 结构为重点设防类

19.2.4吸热塔、蒸汽发生器等支架结构中，有较多

19.3.13散开式吸热塔除顶部布置有吸热装置外，塔身操作平台 较少，火灾危险性较低，仅布置不超过60钢梯供检修时使用。封 式吸热塔属于使用人数较少的高层工业建筑，按《建筑设计防火 规范》GB50016一2014第3.7.6条规定设置封闭楼梯间

2熔融盐罐基础和高度大于或等于100m的吸热塔基础为

.4.2熔融盐罐基础和高度大于或等于100m的吸热塔基础为

塔式光热电站的重要结构基础，确定为甲级设计等级。地基基础 设计等级确定后，根据国家现行标准进行地基基础设计计算。 19.4.5熔融盐罐基础为高温基础，存在温度场和应力场的耦合 作用。上部熔融盐罐对沉降较为敏感，故强调基础隔热材料应易 施工密实且承载力高。基础需进行温度作用计算，并参与作用效 应组合。

19.6.1~19.6.6吸热塔为高结构，塔顶布置有大质量荷载设 备。国内外一般常采用钢筋混凝土结构和钢结构。在设备连接 区，采用钢筋混凝土结构需要设置大量的理件和开孔，采用钢结构 能很好地解决理件和管道安装同题。为很好地解决设备连接问 题，就出现了混合结构型式，即下部采用混凝土结构，上部采用钢 结构。 吸热塔高算结构按照规范要求位移量可以设计得很大，但是 考虑到聚光对中的需求，需根据工艺的要求限制塔顶的位移。在 风荷载较大的区域，可以采用减振装置控制位移

19.7站区内其他建（构）筑物

19.7.1熔融盐泵支架结构为受动力影响的结构，采用钢筋混凝 土支柱是为了获得较大的刚度，平台设计为钢结构是为了方便安 装设备。 由于熔融盐泵轴系长，振动荷载突出，所以需要根据泵参数进 行动力分析，即谐响应分析GBT 5656-2008 离心泵 技术条件(Ⅱ类)，以保证平台和泵的安全。

20.7站区供暖系统及管网

20.7.1启动锅炉与供暖热水锅炉选用同一种燃料的锅炉，可最 大限度节约成本，运行、维护方便。 热水供暖锅炉一般提供低于100C热水作为供暖热媒

20.7.1启动锅炉与供暖热水锅炉选用同一种燃料的锅炉，可最

23.3消防给水、灭火设施及火灾自动报警

23.3.6由于定日镜场占地面积大，可燃物主要是定日镜转动机

工企业设计防火规范》GB50106DB37／T 3223-2018 视频监控系统防雷设计规范，熔融盐火灾推荐使用干粉灭火 剂及砂土共同灭火。