在此前西北院聯合主辦的CSP Focus光熱發電創新大會上，韓偉博士發表了題為“塔式光熱電站施工圖設計配合問題淺淡”的主題報告，以下為具體內容分享：

分享的主要內容包括：首先是講一下施工圖設計主要工作，還有塔式光熱電站主要設備系統劃分情況，重點是下面的主要設備配合及性能指標，以及施工圖設計階段的個人體會。

首先，施工圖設計的主要任務。

設計院主要是做系統設計、設備選型、管道及其附屬選型計算、布置工作，還有主機、輔機安裝，還有大量和設備廠家相互專業之間的配合工作。

第二，塔式光熱電站主要設備系統。

為什么要講這個系統呢，這個和我們設計范圍有關系的。因為對塔式光熱電站設計來說，可以按照單個設備進行，由設計院總體進行設計，或者把設計工作放到設備廠家讓設備廠家做系統的設計。當然各有優缺點，其實對于設計院來說，我們做單個設備，集成之后做系統設計，這個是我們的強項，好處是全程把握整套系統所有的參數。這樣的話從一開始就比較統一，整個過程比較容易把控。

如果把系統分給設備廠家來做系統集成，例如蒸汽發生系統，好處是可以把工作拆分開大家一塊做，但是缺點是設計院還是要全程參與，把所有的整體參數全部都要統一，還牽扯到中間的很多工作量非常大。

第三，主要設備配合及性能指標。

按照系統的配合方式，塔式光熱電站有一個比較特別的地方，在于鏡場和吸熱器。鏡場和吸熱器現在有兩種模式，一種是鏡場和吸熱器單獨配合設計。另外一種方式鏡場和吸熱器整體進行設計。實際上這兩種方式我們院在現在施工圖過程中，都有接觸。用不同的設計范圍的劃分方式，是跟業主設計的深入度有相關性的。

業主要把控哪些方面，尤其鏡場是和吸熱器單獨設計的話，可以深入到鏡場和吸熱器中間的配合過程，把握的更深入一些，缺點是稍微有一些復雜;鏡場和吸熱器按照整體設計，最后由一家進行性能保證，看起來比較簡單，缺點是業主不能夠深入鏡場和吸熱器內部配合中，很多參數我們不了解。

對于鏡場和吸熱器如果采用單獨的設計配合過程，牽扯到鏡場性能指標，吸熱器性能指標和他們整體耦合性能指標的特點。

一般情況下對于我們描述塔式光熱電站都是從前往后，先是鏡場，然后吸熱器，然后再考慮整體。

實際上設計時有它的特點，從塔式光熱電站鏡場效率計算可以看出，特別是后面的截斷損失沒有辦法進行測量，如果進行性能保證肯定牽扯到整個光熱電站光熱效率性能保證，如果從鏡場效率，再乘以吸熱器效率，再得到整體效率，看起來計算比較簡單，但在現實中沒有辦法實現。

設計過程中，鏡場會把熱流密度分布和相關的參數提供給吸熱器廠家進行設計。真正做性能保證的方法可能有三種：

一是正平衡方法，雖然說鏡場本身效率沒有辦法測量出來，但是一般情況下有紅外熱像儀測量吸熱器表面熱流密度分布。盡管紅外熱像儀的精度不是很高，但是可以通過在天氣良好情況下多次測量取平均值的方式，即所謂正平衡。但是不知道有沒有在工程上應用過，只是看到過這樣的理論。

二是反平衡效率理論，首先取吸熱器的效率。吸熱器效率最主要的是散熱損失，將鏡場整個關閉掉，僅看吸熱器自身的散熱損失就能獲得吸熱器的效率特征。但缺點是吸熱器表面的吸收率、發射率沒有辦法體現出來。

不管是正平衡還是反平衡，都還是有一定的局限性，據我所知，有一些工程的鏡場的提供方，他們有一些和吸熱器廠家配合經驗。例如Solar two電站，取兩天光資源條件比較好的情況，分別取兩個點，測試50%和100%的工況，進行公式計算，就可以獲得相應的吸熱器比較精確的效率情況，也是被很多吸熱器廠家認可的測試方式。

這種測量方式首先確定吸熱器廠家的效率，還要知道全廠性能指標要求，再反推到鏡場。就是說，吸熱器能夠滿足自己所有的指標，這些指標包括功率、效率，包括輸出的參數，還有阻力特性等情況，在這種情況下由鏡場滿足最后的整體性能指標，這就是現在常見的一種配合方式。

所有配合中，我們作為設計院，要有能力評估他們的方案，當然我們也有自己的評估軟件進行相應的評估，可以實現對定日鏡，包括對鏡場，還有吸熱器的建模。這種建模是比較深層次的建模，和提供方的方案非常類似，可以導入，對其性能進行評價。只有在這種情況下我們才能夠對整個方案進行更深入的了解，也會對中間的評價更為客觀。

如果不考慮鏡場和吸熱器單獨配合過程，按鏡場和吸熱器整體設計配合的情況下更關注整個集熱單元輸出情況，有一些主要的性能指標，當然這些性能指標不僅僅包括聚光集熱部分，還包括全場性能指標。

對于蒸汽發生系統一樣，我們設計院可以進行整體的全場熱平衡計算來確定整套性能參數，這個工作實際上不管是設計院還是供貨方來做都必須要完成計算。當然我們有自己的Thermoflex軟件可以進行全場性能計算，而且在現在的幾個工程當中也都有使用這個工具進行這方面的評估。

蒸汽發生系統的性能指標：

第四，施工圖設計主要配合的工作體會。

現在我做的施工圖過程中確實遇到了不少問題，自己稍微有一些體會，拿出來跟大家分享一下，可能不一定正確，希望大家多指教。

整個施工過程中，進度是業主非常關注的問題。

設計過程中，首先要把握整個施工圖過程的關鍵點，這些關鍵點主要是一些設計、施工，或者交貨周期比較長的環節。這些環節我列舉幾個，并不一定全面：

首先是組裝車間和定日鏡的安裝，因為一個塔式光熱電站鏡場，包括定日鏡少說幾千，多則幾萬，工作量必然很大，會貫穿整個塔式光熱電站的施工過程。

除此之外熔鹽儲罐，現在做了幾個工程都是儲熱時長比較長，儲熱量比較大，儲罐非常大，本身儲罐是高溫、大的容器，本身設計周期就很長。

還有一個問題，我們知道塔式光熱電站是一個解耦運行的過程，實際上真正耦合環節就在于儲罐，既和前端的吸熱器相關，也和后端的SGS相關，所以和前后系統都相關，會導致配合口非常多，是配合量非常困難的一個環節。除此之外吸熱塔本身也是設計施工都很困難的部分。

再就是熔鹽泵、熔鹽閥，看似是一些輔助設備，但是實際上供貨周期都很長，也是我們應該關注的點。

再說施工圖前期我們應該考慮哪些因素。首先是鏡場相關的各個專業之間的提資，因為整個鏡場面積非常大，數量又非常多，所以能夠盡早提出一些資料的話對于后期設計有很大的好處。對于性能模型輸出結果。這個可能有的人不是很理解，為什么一開始要確定這個參數，我后面會講到，它是關系到設計參數，可以作為一些參考。除此之外還有吸熱器主要參數，吸熱器本身系統也很復雜，供貨周期也很長，而且主要參數和全場熱平衡的參數也是相關的。

還有總圖設計的一些數據。我們知道總圖對于光熱電站來說，絕對坐標是非常重要的，一旦發生絕對坐標之間的誤差，會對整個電站的性能造成非常大影響。比如說吸熱塔絕對標高發生錯誤，可能整個鏡場都需要重新設計，所以它的參數也非常重要。

儲罐設計參數，儲罐本身包含很多計算，包括容量、大小，上面各個接口的位置和后期的管道布置都是非常相關的，而且本身內部分配環，混溫系統也是和系統設計相關。

除此之外全場熱平衡，EPC合同中要求的參數，都毋庸置疑是必須要關注的數據。

性能模型的輸出結果，這是我自己體會比較特殊的地方。后面的表格實際上是我們用軟件算出來的數據結果，數據量很大。這些結果首先可以分析出來各個系統、各個設備的啟動次數，還有熔鹽儲罐里面的溫度特征。這些雖然不能直接用來作為我們招標的依據，例如說啟動次數如果直接采用性能模型的額計算結果就可能過于理想化，因為性能模型只是用TMY文件，一種典型年來計算出來的次數，但是有一定參考意義。如果我們給各個設備提供的啟動次數要求都小于啟動次數的話，肯定是不合理的。還有儲罐溫度分析，整套系統全場熱平衡計算下來，冷罐溫度是由SGS回鹽溫度來確定，而熔鹽從吸熱器出口出來之后進入熱罐,會牽扯到一個熱罐平均溫度問題。如果不通過比較精確的計算軟件分析的話，只能通過假設，這樣肯定會有很大的偏差。

吸熱器參數有很多，首先幾何參數、物性參數和鏡場設計息息相關。流量功率曲線、阻力曲線，這些又是和熔鹽泵設計相關。進口溫度、出口溫度和儲罐設計溫度相關。壓縮空氣、壓縮系統的壓力、充氣時間和壓縮空氣系統的選型相關。還有運行模式和我們整套系統設計都相關，所以吸熱器如果不盡早確定參數，會影響鏡場設計、吸熱塔設計、熔鹽泵設計、熔鹽管道設計、壓縮空氣系統的設計等。

剛才一直提到全場熱平衡計算，牽扯到整套系統的參數確定，所以一開始的時候就應該把這一項工作完成，確定全場的設計基準，只有在這種情況下整套系統才是統一的。如果一開始的時候不進行這個工作，可能會導致各個系統在設計的過程中都采用自己的設計參數，最后就會發現系統設計整套參數是不能夠匹配的。

比如說一開始不做全場熱平衡計算，會導致SGS系統設計的時候提不出來非常有效的輸入輸出參數。按照常規印象中的參數進行設計的話，最終會導致設計的偏差。

最后講一下儲罐的設計配合，為什么放到最后呢，因為儲罐這一塊的配合工作量非常大，而且實際上儲罐計算遠遠超過我們的想象。常規的來說，首先儲罐計算包括儲罐容量計算、儲罐幾何形狀計算，儲罐基礎的計算，儲罐有限元分析，儲罐內部CFD模擬，包括對管嘴的設計配合和管道布置的配合，還有底下電加熱器的功率選型都是和儲罐設計相關。

儲罐設計周期非常長，而且本身加工周期也很長，所以這一項工作盡快開展，過程中不斷完善，否則會影響到整個項目的進程。

這就是我做施工圖到現在的體會，不是很多，歡迎大家多多指點，謝謝!