一、光熱發電、供暖項目的發展前景

1、在我國的電力結構中，目前有60%-70%左右的電力由火力發電提供，對煤炭能源消耗極大，造成大量的二氧化碳排放，對空氣造成嚴重污染，對于氣候環境也有著極大的不利影響。隨著中國提出碳達峰、碳中和的戰略目標，新型環保的能源會成為主要能源結構。國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》明確，將積極發展太陽能光熱發電，推動建立光熱發電與光伏發電、風電互補調節的風光熱綜合可再生能源發電基地，在風光熱互補開發的大勢下，光熱發電市場正迎來新一波發展熱潮。

2、太陽能熱發電系統由于帶有儲熱單元，因此可與風電和光伏組合，增加可再生能源電力的上網比例。未來高比例非水可再生能源發電裝機容量的電力系統必須要有更多可靠、靈活的電源和儲能電站來提供電力保障。太陽能熱發電是集發電和儲能為一身的可再生能源發電方式，具有電力輸出穩定、可靠、調節靈活的特性，可以提供可靠的電力保障，不需要電力系統額外配套建設儲能電站，可與風電和光伏組合，解決目前大規模風電和光伏并網帶來的高效消納和安全運行的問題。

二、槽式光熱項目鏡場安裝方案

隨著首批光熱示范項目推進，我國陸續建成投運了青海省德令哈中廣核50MW槽式光熱發電項目、內蒙古烏拉特中旗100MW槽式光熱發電項目等槽式光熱發電項目，在槽式鏡場安裝方面也積累了一定的實戰經驗，本文將基于已建槽式項目就槽式光熱鏡場的安裝施工技術進行相關分享。

（一）安裝精度與技術要求

1、樁基精度

2、地腳螺栓精度

3、SCA同軸度及立柱調平精度

4、SCE水平調平精度

（二）控制網測量方案

1、一級控制點的布置

（1）由業主方或勘察設計單位提供，用于控制整個施工場區的建筑物、構筑物、鏡場立柱等的平面位置及高程。

（2）一級控制點精度要求應符合相關規范、設計與施工要求，一般根據施工現場的大小布置并滿足施工要求，要做好一級控制點的標識和保護工作，不得被破壞。

（3）施工前做好一級控制點的交接與復測校準工作，以免產生較大的基準誤差，影響鏡場的安裝質量。

2、二級控制點的布置

（1）二級控制點是對一級控制點進行加密布置，每一個分場區應包含多個二級控制點，精度應符合施工項目相關規定和要求，用于控制分場區的樁基、立柱、集熱器、道路的平面位置及高程。

二級控制點布置示意圖

（2）控制點布置方案

二級控制點呈三角網布置，控制點相互間距宜為200m左右，這樣布置能最大程度上減少控制網系統誤差，而且也能減少人為的瞄準誤差，使控制網的基準誤差減到最小，具體的布置根據施工現場情況制定。

3、三級控制點的布置（工作基準點）

（1）三級控制點對二級控制點進行加密布置，每條回路應布置多個三級控制點，精度應符合施工項目相關規定和要求，用于控制測量分場區內各條回路的驅動立柱、普通立柱、相關道路的平面位置及高程，保證每個集熱器（SCE）單元能精確無誤的安裝到位。

三級控制點布置示意圖

（2）控制點布置方案

三級控制點宜布置在兩條軸線驅動立柱連線之間的中間位置，作為工作基準點與末端立柱的距離宜為80m左右。根據以往的施工經驗，當工作基點和末端立柱的距離超過80m，用測量儀器瞄準小棱鏡的時候會產生較大的誤差，不利于SCA同軸度的控制。

（三）樁基定位與地腳螺栓的預埋

1、樁基的定位與施工

（1）根據設計資料和圖紙，進行鏡場分區的劃分和編號，對每一個分場的樁基也進行編號并準確計算其絕對坐標和高程。

（2）選用精度達到要求的全站儀、水準儀以及其他相關測量儀器與設備，以場區內的三級控制點（也可用一級或二級控制點）為基準點，對樁基的平面位置、樁基頂面標高進行施工放樣。

（3）在樁基混凝土澆筑施工過程中技術人員和施工人員以及監理人員要及時地觀測樁基平面位置的坐標和高程，防止發生偏差。若發生偏差要及時采取措施，以免澆筑完成后造成誤差，對后序安裝工作帶來影響。

（4）樁基澆筑施工完成后，由相關單位對樁基質量、平面位置坐標和高程進行復核，確保位置準確。

樁基測量布置示意圖

2、地腳螺栓的預埋與施工

（1）樁基混凝土在澆筑過程中按施工要求和設計位置，在澆筑過程中或混凝土初凝之前預埋地腳螺栓；

（2）預埋地腳螺栓工裝如下圖：

（3）選用精度達到要求的全站儀、水準儀以及其他相關測量儀器與設備，以場區內的三級控制點（與樁基測量放樣的基準點宜為同一個點）為基準點，以樁基中心點的高程控制樁基和地腳螺栓的高程，以樁基中心點的平面坐標和1號地腳螺栓（也可選用其他地腳螺栓）的中心坐標控制地腳螺栓平面位置的準確性。

（4）伸出樁面的地腳螺栓部分要做好螺紋保護，避免螺紋被碰撞破壞，要用套管或膠帶等進行套護，避免螺紋被混凝土包裹，給后序的安裝工作造成困難。

（5）施工過程中及時監測，防止中心點和地腳螺栓位置發生偏移，地腳螺栓安裝完成后，由相關單位進行復核。

（四）地腳螺栓螺母的初次找平

1、根據設計資料和圖紙，計算出立柱底面標高或地腳螺栓螺母的頂面標高，以場區控制點為高程基準點，用水準儀和相關測量工具對地腳螺栓的螺母進行粗略的高程調平，精度宜控制在±15mm以內。

2、地腳螺栓螺母的初次找平工作能及早地發現以下一些影響安裝進度或質量的問題：

（1）樁基頂面標高是否超過設計標高；

（2）螺栓是否安裝垂直；

（3）螺母是否能夠自由轉動或螺紋被破壞；

（4）地腳螺栓是否被混凝土包裹；

（5）地腳螺栓伸出高度是否符合設計要求和相關規范；

（6）通過地腳螺栓螺母的初次找平，能及早地發現在安裝施工過程中地腳螺栓部分中出現的各種不利于施工進度或質量的情況，并及時制定處理措施，進行針對性地處理，以便于不影響后道工序的安裝工作和整體的施工進度。

3、地腳螺栓螺母的初次找平能夠有效地加快鏡場支架立柱的安裝工作，通過此項工作步驟，既能夠提前處理立柱安裝過程中出現的一些常見的施工問題，保證安裝施工的進度和質量，又能夠對保證立柱安裝精度起到非常重要的作用。通過以往的施工經驗和分析，此項工作能夠加快鏡場支架立柱安裝工作20%—25%的時間效率，而且所需投入的資源配置、勞動力配置等相對較少，能夠極大的節省人力和時間資源。

（五）支架立柱安裝準備工作

1、測量工裝示意圖

2、測量立柱編號

注：①表示第一軸，從北到南立柱依次編號：A、B、C、D、E、F、G......

或者1、2、3、4、5、6......

3、立柱調平所需設備

（1）測量儀器設備、測量工裝等

（2）相關技術資料、圖紙等

（3）人字梯、腳手架等上高工具等

（4）安全帶、安全帽等

（5）配套扳手、扭力扳手等

（6）測量棚制作及倒運、測量棚的運輸機械等，由于項目所在地可能會有大風、烈日等對測量不利的天氣，此工序對測量準確性很重要、關鍵。

4、立柱測量記錄表

（六）立柱安裝測量方法

1、絕對坐標控制法

（1）計算每條回路立柱軸心位置的平面設計坐標及高程、各棱鏡的平面設計坐標及高程并交由相關方（如監理、總包方、業主等）復核。

立柱測量工作開始前，根據已布置的各級測量控制點，測量技術人員應先檢查一下每條回路各三級控制點的平面位置及高程，并記錄檢查結果；

（2）操作工人安裝立柱測量工裝及棱鏡，并檢查工裝、棱鏡安裝是否到位，有無偏差以及立柱軸心位置的安裝情況；

（3）測量人員根據立柱軸心位置的平面設計坐標及高程和各棱鏡的平面設計坐標及高程，測量棱鏡數值并指導操作工人借助專有工具進行調平立柱；

（4）立柱調整到精度要求范圍以內，對地腳螺栓進行緊固，緊固應符合力矩要求；

（5）地腳螺栓緊固完成后測量人員進行復測，若測量精度滿足要求，則及時記錄測量數據；

（6）若地腳螺栓緊固完成后，立柱軸心位置產生偏移，復測后不符合安裝精度要求，則重新對立柱進行調平。

（7）每條回路立柱全部測量完成后，宜由第三方100%進行復查，不合格的及時處理，合格后報由相關方（如監理、總包方、業主等）進行復檢，及時記錄實測、復測數據。

（8）每條回路復測完成后，相關技術資料應上報至相關方（如監理、總包方、業主等）及時歸檔。

（9）立柱安裝的調平工作對保證SCA同軸度、坡度非常重要，是整個鏡場安裝中最核心、最關鍵的工作。此項工作的質量直接影響到整個鏡場SCA的運行質量和光學攔截率、以及運行壽命等等。所以，在整個鏡場安裝中此項工作的技術要求最高、精度要求最高。

（10）立柱測量示意圖

2、相對坐標控制法

相較于絕對坐標法，相對坐標控制法施工簡便、施工速度快，SCA同軸精度跟絕對坐標法一樣能夠達到設計要求，但對于整個鏡場的控制誤差較大，當絕對坐標法施工有難度或無法采用時建議使用。

（七）驅動控制箱、油壓設備安裝

1、控制箱的安裝

（1）對于控制箱的安裝位置精度要求不高，安裝在驅動立柱預留孔洞位置或用其他加固設備安裝即可。

（2）控制箱要做好保護措施，按照設計圖紙和相關規范，各項控制的接線要正確，避免對控制運行造成損壞。

2、油壓設備的安裝

油壓設備安裝時應注意各油缸的行程，管線接頭正確，避免在安裝和運行過程中進入雜質或砂粒灰塵。

3、驅動控制系統、油壓系統、角度傳感器、限位開關要安裝準確，調試一致，立柱調平完成后要先進行驅動塔頭試運轉，要絕對保證四者的一致運行，調試工作特別重要，直接影響到SCA的運行。若出現運行不一致的情況，驅動塔頭可能會與油缸產生反向作用力致使損壞或嚴重時報廢，集熱管也有可能出現扭力，發生爆管現象。

（八）SCE安裝與調平

1、SCE車間組裝

按照設計要求和相關規范及組裝精度要求，在組裝車間進行組裝SCE，安裝集熱槽反射鏡片。

2、SCE運輸

SCE運輸時應放置到加工好的專用拖車上，車身底座宜為彈性底座，避免SCE運輸過程中由于路面不平整造成振動損壞。行車落放要平穩，行車脫離后要進行集熱器與車體綁扎，采用鎖緊綁帶固定集熱器前后兩端扭力框，防止在運輸過程中意外掉落，在運輸過程中車速≤10km/h，沿規劃明確的運輸路線運送至指定安裝地點，其中運輸方案和路線應報發包方進行審核，審核通過方可按其執行制作SCE專用運輸車輛。

3、SCE吊裝

（1）把組裝好的SCE運輸到安裝現場；

（2）吊車停放在指定吊裝位置，并做好支撐工作，準備吊裝；

（3）吊裝工裝與吊車連接固定，鋼絲繩安裝在SCE兩端吊裝孔，與SCE連接板接觸部位加設木墊塊，防止損壞連接板；

（4）SCE兩端立柱搭設腳手架，兩邊各安排2名安裝工配合吊裝；

（5）SCE吊裝由驅動向兩端的順序吊裝，安裝好的SCE先用臨時螺栓固定；

4、SCE調平與連接

（1）準備鋼尺、高精度水平儀、水準儀、支撐鋼管與調平工具；

（2）調平步驟：

第一步，驅動塔頭置零調整，誤差在±0.05°之內，使驅動塔頭達到0°或90°位置；

第二步，SCE進行調平，誤差在±0.03°之內；

第三步，復測之后進行鉚接或螺栓連接，緊固螺栓或拉鉚時要從內測向外側，兩邊對稱的方式進行。

（3）調平工作完成后，相關單位進行驗收與檢查。

（九）SCA回路試運轉

1、安裝集熱管之前先進行試運轉，消除角度傳感器、控制箱、油壓設備之間的系統誤差，保證在運行過程中運行一致，系統正常工作，避免由于控制誤差導致驅動塔頭的破壞和集熱管的破壞等。

2、在試運轉過程中記錄運行數據，可以測定光學攔截率，調整太陽追蹤角度等。

（十）集熱管安裝、A SCA回路與主管道連接

1、集熱管運輸與安裝

（1）集熱管和柔性連接預制應滿足設計圖紙和相關槽式集熱器安裝工藝中關于集熱管和柔性連接預制的要求。

（2）集熱管和柔性連接預制應滿足廠家技術資料中的要求。

（3）焊接時，環境風速應小于2m/s，相對濕度不得大于80%，氣溫不得低于5℃，當焊接區域內出現與上述情況之一不符時，如無特殊保護措施不得進行焊接作業。

（4）集熱管的卸貨、存放、移取和搬運必須遵照相關槽式集熱器安裝工藝中和集熱管廠家提供技術資料內的相關要求。

2、SCA回路與主管道的連接

（1）管道（含管道元件）的施工及驗收總體應按照GB 50235《工業金屬管道工程施工規范》、GB 50184《工業金屬管道工程施工質量驗收規范》執行。

（2）承包方施工的管道必須保證與原管道標準相同。包括：管道的執行標準、材質、尺寸以及保溫厚度。

（3）保溫工程按GB/T 50185《工業設備及管道絕熱工程施工質量驗收標準》執行。

（4）閥門保溫及閥門殼制作按照設計文件要求執行。

（5）管道支架處保溫與無支架處保溫厚度應保持一致。

（6）集熱器回路內補償管保溫安裝、集熱回路柔性連接保溫安裝、集熱管端部接頭處專用保溫材料及護罩安裝，嚴格按照廠家提供保溫安裝作業指導書，保證該部分管道保溫質量。

（7）集熱器回路內補償管金屬外保護層安裝、集熱回路柔性連接金屬外保護層安裝、集熱管端部接頭處金屬外保護層安裝,嚴格按照廠家提供保溫安裝作業指導書。

（8）波紋管保溫安裝應嚴格按照設計要求和相關槽式集熱器安裝工藝中的要求執行。

三、誤差影響與處理措施

（一）樁基誤差的影響

1、樁基誤差的影響

（1）樁基定位或施工的誤差過大或不滿足設計精度要求，影響SCA同軸精度。

（2）嚴重時會造成支架立柱安裝不上去等。

2、誤差的處理措施

（1）樁基頂面高程出現誤差，在可調控范圍之內的可以通過調整地腳螺栓固定螺母的高程來補償誤差，不影響其后續立柱的安裝工作；樁基頂面高程出現誤差過大或超過補償范圍，則需由設計單位或建設單位協商，通過鑿面處理或樁頭破除重新制作。

（2）樁基平面位置出現誤差，在可調控范圍之內可以通過調整立柱底座的預留安裝孔調整立柱的軸心位置；誤差過大或超過補償范圍，則需由則需由設計單位或建設單位協商，重新制作樁或樁頭破除重新安裝地腳螺栓。

（二）地腳螺栓預埋、立柱安裝誤差的影響

1、地腳螺栓、立柱安裝誤差的影響

（1）支架立柱安裝產生或SCE安裝產生較大誤差；

（2）影響集熱槽同軸精度，同軸達不到設計精度要求；

（3）SCE安裝不上去或SCE旋轉的時候產生不利機械摩擦而造成磨損，在運行過程中發生松動、變形，甚至可能出現集熱管爆管等；

2、誤差的處理措施

（1）地腳螺栓的安裝誤差在可調控范圍之內可以通過調整立柱底座的預留安裝孔調整立柱的軸心位置；誤差過大或超過補償范圍，則需由則需由設計單位或建設單位協商，樁頭破除重新安裝地腳螺栓。

（2）立柱安裝產生誤差超過公差，則須重新調整直至合格。

（三）SCE調平誤差的影響

1、SCE調平誤差的影響

（1）SCE調平產生誤差，在運行旋轉過程中，會出現與驅動塔頭運行不一致，產生角度誤差，可能會造成運行系統的嚴重損壞；

（2）在運行過程中與驅動塔頭運行不一致，可能會損壞集熱管或出現集熱管爆管等情況。

（3）會影響集熱槽聚光集熱的效率下降，影響管道回路的熱能聚集和儲能等。

2、誤差的處理措施

（1）在安裝過程中，嚴格遵守作業制度與技術要求，預防或避免出現誤差或超過公差范圍；

（2）安裝完畢后，復測出現誤差過大或不合格的情況，及時地拆除連接螺栓或鉚釘后重新調平并安裝。

（四）立柱、軸承座、SCE加工誤差的影響

1、構件加工產生誤差，會嚴重影響安裝施工的效率與安裝施工的質量，造成工期的延誤或質量不達標；

2、加工誤差過大的構件，會造成一定的經濟損失和材料消耗。在生產加工時要嚴格安裝設計要求和相關規范，避免生產出不能使用的或誤差過大影響安裝工作的構件。

四、經驗總結

1、立柱的調平工作是整個鏡場安裝工作中最重要的一項工作，要重點控制，從技術準備工作開始就要重點管理和復核，保證每一個環節不出差錯。立柱的調平工作會直接影響到SCE的安裝工作，誤差過大會使SCE在運行過程中產生機械磨損，影響其運行壽命。同時，同軸度達不到精度要求，也會影響其運行壽命，還會影響光學攔截率，使SCA聚光效率大大減少，影響集熱效率。

2、安裝工作完成后，SCA試運行工作也特別重要，如果控制系統、角度傳感器、油壓系統三者之間不能相互協調的工作，會直接影響SCA的運行效果，嚴重時可能會造成驅動塔頭的破壞，產生不可逆轉和補救的嚴重后果。所以，SCA試運行要解決處理好三者之間的運行問題，設置合理的參數，確定合理的角度轉換值。

五、參考項目

1、德令哈中廣核50MW中國第一家槽式光熱發電項目

2、內蒙古烏拉特中旗中船新能槽式100MW光熱發電項目

3、西北電力設計研究院格爾木光伏產業園區大型槽式供暖試驗項目

4、阿克塞四十里戈壁多能互補產業園區50MW槽式光熱發電項目

5、烏拉特中旗中船新能新型槽式試驗項目

注：本文由青海騰雅建筑安裝工程有限公司馬小忠供稿，如需探討交流可聯系13619778561。