槽式太陽能熱發電站光熱技術監督及方法分析

于英利，李 健，王 超，王研凱，韓 義

（內蒙古電力科學研究院，呼和浩特 010020）

0 引言

2020年9月中國在聯合國大會上提出“雙碳目標”，同年年底，在聯合國氣候峰會上再次承諾，到2030年非化石能源占一次能源消費比例將達到25%，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億kW以上[1-2]。伴隨太陽能熱發電技術的日漸成熟，國內多個太陽能熱發電站相繼投產運營，太陽能熱發電技術迎來快速發展階段，將成為電力行業發展的主力軍[3-4]。電力技術監督工作在我國電力行業已經實施了幾十年，經過不斷的探索、發展和創新，已覆蓋電力生產全過程。

現有的電力技術監督標準及工作內容，雖然能夠部分覆蓋太陽能熱發電站中涉及發電機組相關專業的技術監督工作，但是太陽能集熱、熱傳輸與換熱、儲熱等設備的技術監督，還沒有相關技術標準，也沒有相關工作方法和內容。本文以槽式太陽能熱發電站為例，探討槽式太陽能熱發電站光熱專業技術監督管理體系、工作范圍、工作內容以及實施措施等，以便為從事太陽能熱發電站光熱技術監督工作的監督人員和技術人員提供借鑒。

1 電力技術監督現狀

電力技術監督是提高發、供、用電設備可靠性，確保電力系統安全、質量、經濟、環保運行為目標；以安全和質量為中心，以技術標準為依據，通過設備檢查、數據分析、綜合測試等形式，對電力企業工程建設和生產運行過程、設備系統的運行參數與性能指標，實施檢查、檢測和評價性監督管理[5-6]。

根據DL/T 1501—2019規定，電力技術監督共涉及11項專業技術監督和6項設備設施監督[7]。對于太陽能熱發電站與傳統火電廠相同或類似的專業，可參照開展技術監督工作。然而，太陽能熱發電站光熱專業的技術監督暫時未有參考的標準。

2 光熱技術監督

太陽能熱發電技術監督（以下簡稱光熱技術監督）是按照國家標準及有關規程、規定和反事故措施要求，采用有效的測試和管理手段，實現機組設備運行、檢修、技術改造過程的監督和管理，對影響光熱系統及設備安全、經濟運行的重要參數、性能和指標進行監督、檢查及評價。光熱技術監督一般包含綜合管理監督、生產運行監督、系統與設備性能技術管理、技術咨詢與專項技術監督、技術服務等內容。

2.1 制度管理與監督體系建設

太陽能熱發電站應建立健全技術監督制度體系，完善組織機構與工作職責，制訂企業技術監督實施細則等，使技術監督工作科學化、規范化、標準化。同時應根據國家法律法規、行業標準、上級監督制度、組織機構變化情況，及時更新技術監督制度體系，并公布企業最新的、有效的技術監督制度清單。

太陽能熱發電站企業應建立光熱技術監督管理辦法與實施細則，監督機構、人員與三級網絡管理制度，技術監督政策、法規、標準文件管理規定，光熱技術監督考核與獎勵制度，光熱技術監督應急管理辦法，設備技術臺賬管理制度，光熱技術監督定期工作（檢測試驗、設備運行、維護檢修等）管理制度，系統與設備缺陷管理、異常分析、巡回檢查等管理制度，安全、節能管理制度。

2.2 典型設備系統專業技術監督

太陽能熱發電站光熱專業的設備系統主要包括太陽鏡場集熱系統、導熱油熱傳輸系統、儲熱系統、換熱蒸汽發生系統等[8-10]。

2.2.1 太陽鏡場集熱系統

太陽鏡場集熱系統主要涉及太陽鏡、集熱管、支架、驅動與跟蹤裝置等，側重于設備安全運行與性能指標的監督[11-13]。從安全角度來看，太陽能熱發電站應針對集熱系統編制技術操作規程文件，明確太陽鏡集熱器追日運行操作、集熱器投運與解列操作、支架強度與膨脹檢查、寒冷天氣鏡面除霜與導熱油防凝等相關技術操作要求和措施[14-15]。性能指標應重點關注集熱系統的集熱總效率、集熱管導熱油溫升速率、太陽鏡反射比、集熱管換熱效率與熱損、導熱油安全運行參數等[16-17]。監督這些參數是否在正常范圍內，是否出現嚴重偏離以及對偏離原因進行分析并采取措施。

2.2.2 導熱油熱傳輸系統

導熱油熱傳輸系統主要包括鏡場循環泵系統與管路、導熱油膨脹溢流系統、導熱油凈化裝置、導熱油防凝系統、氮氣保護系統等。

監督側重強化對鏡場循環泵、主油泵、溢流泵、防凝爐等設備的運行與檢修維護，對管路閥門定期巡檢，對設備系統油壓油位實施有效監控管理，對工質或介質運行參數實施監控。導熱油膨脹溢流系統（膨脹罐、溢流罐、損耗罐、閃蒸罐等）按照國家特種設備管理要求與電力行業壓力容器監督管理規程實施監督管理。

2.2.3 蒸汽發生系統

蒸汽發生系統主要包含預熱器、蒸發器、再熱器和過熱器等設備與管路。監督的主要內容為設備運行狀態，分析各段換熱器（包括預熱器、蒸發器、過熱器、再熱器、油鹽換熱器）的進出口工質靜壓差、換熱介質進出口溫度、換熱器端差等數據，掌握換熱器的換熱效果與安全健康狀況，排查影響換熱效率的因素，提升設備性能。應嚴密監視帶有液位表計的換熱容器液位，并加強對工質及導熱油流量控制，防止干燒、滿溢等情況。

2.2.4 儲熱系統

儲熱系統將部分或全部太陽鏡集熱場收集的熱量借助儲熱材料進行存儲與釋放，使得太陽能熱發電站能夠連續生產。儲熱系統包括儲熱罐、輸送泵、儲熱材料輸送管路與設備等，常用儲熱材料多選擇熔鹽。熔鹽罐中的熔鹽溫度需始終在凝固點以上，保持融化狀態。儲熱系統的絕熱保溫、電伴熱等防凝設施要保持穩定運行。放熱時熔鹽溫度應不小于設計值，并且定期巡檢儲熱介質泄漏防護設施和儲熱介質疏放系統。對熔鹽儲熱系統的監督主要包括設備運行安全穩定狀態、運行參數指標性能評價等方面，還應定期開展儲熱系統的有效儲熱熱容量/儲熱時長、充/放熱功率、系統耗電率等指標的測試與評價。

2.3 光熱專業節能監督

對于太陽能熱發電站企業光熱系統，除了開展管理監督和專業技術監督以外，還應輔助開展設備安全、節能、保溫防凍防護等工作的監督與管理，即光熱專業節能監督。光熱系統各設備、管道及其附件外表面溫度>60℃時應采取保溫措施，保溫效果以測試報告的數據作為監督依據。當環境溫度≤25℃時，熱力設備、管道及其附件的保溫結構外表面溫度應≤50℃；當環境溫度>25℃時，保溫結構外表面溫度與環境溫度的溫差應≤25℃。這是從熱量損耗節約能源角度考慮，對于寒冷天氣戶外管道，還要考慮防凍要求。對光熱系統應建立健全節能與能耗指標記錄、統計制度，完善統計臺賬，定期進行節能分析，加強參數調整，確保機組經濟運行，為能耗指標分析提供可靠依據。

2.4 技術監督告警制度

技術監督告警制度是技術監督執行部門在監督過程中發現設備存在嚴重缺陷或隱患，影響電力安全生產時，通過向受監單位發出設備告警通知，使企業及時采取有效措施消除或者預防事故發生。告警制度監督的核心內容是確立告警等級劃分，明確告警項目內容，建立并規范技術監督告警制度，尤其是告警通知發出制度、電站企業接警應急處理制度。

2.5 光熱技術監督定期檢驗、檢測

定期進行檢驗、檢測工作是光熱技術監督的重要內容，按照國家和行業有關標準，借助檢測裝置與儀器，對設備系統開展有關性能參數、設備指標方面的檢測工作。檢測數據可以科學地反映設備運行狀態與性能水平，進而促進發電企業自身的監督自覺性，積極實施設備性能提升，提高企業經濟效益。表1、表2給出了典型定期試驗項目和大修試驗項目。

表1 典型定期試驗項目

表2 典型大修試驗項目

3 光熱技術監督存在的問題

目前，光熱技術監督工作主要存在以下問題。

（1）光熱技術綜合標準體系還不健全，包括運行、維護、性能檢測與評價等，相關專業技術領域的標準缺失或者不完善，給光熱技術監督工作帶來一定的影響[18-19]。

（2）光熱技術監督工作在太陽能熱發電站中沒有全面實施，未得到高度重視。

（3）由于光熱技術監督還是一個全新的工作內容，積累的經驗比較少。

4 結束語

本文以槽式太陽能熱發電站為例，結合電力行業技術監督發展歷程和工作經驗，從光熱技術監督體系建設、專業技術監督工作內容、當前存在的問題等方面，對深入開展槽式太陽能熱發電站光熱專業技術監督工作進行了分析與探討。構建光熱技術監督規范化工作模式，可以為從事太陽能熱發電站光熱技術監督工作的監督人員和技術人員提供借鑒參考。