太阳能光热发电是我国新型电力系统的重要支撑性电源。其与光伏发电和风力发电的最大区别在于太阳能光热发电具有储能的功能,可以利用高温熔融盐储存白天太阳的热量,夜晚也可以连续发电,电力输出平稳,从而成为电网友好型新能源站。我国太阳能资源丰富,在西藏、青海、新疆、内蒙古等地区适宜开发建设光热发电站。2016年国家能源局发文批准建设太阳能光热发电示范项目,给出了标杆上网电价,促进了我国光热发电站的快速起步和发展。近年来,随着新一批国家特高压输电线路的立项和建设,在我国西北地区的新能源基地中,光热发电站成为新能源基地的重要配置项目,迎来了新的发展高峰。太阳能光热发电技术路线主要有塔式、槽式、菲涅尔式和碟式四种,其中塔式和槽式是主流的发电技术,在国内外应用最为广泛。在我国已投运的光热发电站中,大型项目中塔式光热发电站有5座,槽式光热发电站有2座,菲涅尔式光热发电站有1座。太阳能光热发电作为新的发电技术,会带来吸热塔、镜场特殊基础、镜面支架和高温储罐基础等新的建构筑物,同时也会产生一系列新的结构难题。例如,吸热塔作为光热发电站的核心构筑物,属于高柔细结构,质量、外形和刚度突变,抗风和抗震问题突出,关键参数的取值如阻尼比等没有统一认识;塔式定日镜桩柱一体式基础数量多,刚度和位移要求远超常规结构,国内外现有计算理论不能满足工程需求;塔式定日镜和槽式反射镜数量多且工程量大,结构体系需要重新构建,重要的风荷载计算参数需要确定;高温 (580℃)储热罐基础承载数万吨熔盐,基础型式需要构建,保温材料选型及其热力参数需要确定;国内外相应的规程规范缺失,没有理论支撑,缺乏设计依据。这些特殊结构,不仅要满足结构自身的承载能力和刚度需求,而且还需满足工艺运行的需求,即 双控目标下的需求。如吸热塔的位移要满足聚光吸热的要求、高温储罐基础要保证熔盐温度不能温降过快、定日镜短桩要满足严苛的转角和残余变形要求等。本书作者所在的西北电力设计院有限公司承担了一半以上太阳能光热国家示范项目的勘察设计工作,还承担了国际上著名的摩洛哥 NOORIII期光热电站和迪拜光热光伏站的设计和咨询工作。以工程项目为依托,开展了一系列试验研究、理论分析和工程实践工作,积累了较为丰富的工程经验。同时,还编制了相关的国家标准和行业标准,成为工程设计的依据,具有较高的行业声誉。本书以上述系列研究成果和工程实践为依托,详细介绍了太阳能光热发电站结构设计理论和方法,以期为同行业工程设计提供借鉴参考。本书共分为八章,李红星负责全书的撰写计划,撰写第一章,并进行全书的审定工作。杜吉克负责第二章的撰写,何邵华负责第三章的撰写,姜东责第四章的撰写,何邵华和许可负责第五章、第六章的撰写,易自砚负责第七章的撰写,何邵华负责第八章的撰写。需要说明的是,本书内所述的研究工作得到了西北电力设计院有限公司的大力支持,公司立项了系列研究课题支持项目开展工作;大量的试验研究工作得到了高等院校的支持和帮助,主要有湖南大学陈政清院士团队,同济大学冯世进教授、陈素文教授团队,西安建筑科技大学史庆轩教授团队和浙江大学谢霁明教授团队等;同时项目成果的评审也得到了国际著名学者田村幸雄教授等的支持。在此一并致谢!本书不仅可供设计人员采用,也可供从事特种结构研究的高校师生参考。限于作者水平,书稿中难免有疏漏和不足之处,敬请批评指正!
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