4.4极端天气对镜场效率影响分析专题

1、中电哈密50MW塔式光热发电项目 聚光集热系统技术规范书（第14部分） 山东电力建设第三工程公司 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司哈密塔式熔盐5万千瓦光热发电项目附件4.4 极端天气对镜场效率的影响分析专题山东电力建设第三工程公司2017年02月目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc475004881 一项目概况 项目概况基本概况中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司哈密熔盐塔式5万千瓦光热发电项目工程规划容量150MW，本期建设规模150MW。本项目采用塔式熔盐太阳能热发电技术，包含一套聚光集热系统。厂址概况站址位于哈密地区伊吾县淖毛湖镇境内，

2、北距淖毛湖镇约10km，西距伊淖公路约2.5km。 站址地形较为平坦，地面由西南向东北倾斜，场地自然标高在643725m之间,自然坡度约为2。目前站址土地类型属于伊吾县淖毛湖工业园区光热园区建设用地，地貌为戈壁荒滩。厂址南部山区的洪水在出山口后，沿伊吾河向伊吾-淖毛湖公路西侧戈壁泄洪，公路高出自然地面约80cm，洪水不会漫上公路危及站址区域，因此厂址不受50年一遇洪水影响。气象特征根据淖毛湖气象站多年统计资料，求得累年基本气象要素年见下表1.3-1。表1.3-1淖毛湖气象站基本气象要素年值统计表项 目单 位淖毛湖气象站发生日期平均气压hPa961.6平均气温10.5最热月平均气温28.97月最

3、冷月平均气温-11.61月极端最高气温45.12004.7.18极端最低气温-33.91984.12.25最大日较差28.01960.8.28平均水汽压hPa4.5最大水汽压hPa26.71964.7.28最小水汽压hPa0.0平均相对湿度%33最小相对湿度%0年平均降水量mm18.7最大一日降水量mm22.81995.8.15年平均蒸发量mm4287.2平均风速m/s4.3最大风速及风向m/s28/NW(定时2min)1971.5.29最大积雪深度cm122次最大冻土深度cm1331967.2.4、6最多冻融循环次数times52平均大风日数d90.0最多大风日数d1341969年平均雷暴日

4、数d4.6最多雷暴日数d101968、1971、1978年平均冰雹日数d0最多冰雹日数d12003年平均沙尘暴日数d17.3最多沙尘暴日数d541974年表1.3-2 哈密地区风频率累积统计结果（10m高度10min风速平均值）低高频率(%)累积频率m/sm/s%013.09 3.09 127.61 10.70 2311.56 22.26 3413.96 36.22 4515.51 51.72 5615.16 66.89 679.49 76.37 785.25 81.62 893.54 85.16 9102.75 87.91 10112.10 90.01 11121.94 91.95 1213

5、1.60 93.55 13141.49 95.05 14151.29 96.34 15161.04 97.37 16170.89 98.27 17180.62 98.89 18190.49 99.38 19200.27 99.65 20210.16 99.81 21220.11 99.91 22230.06 99.97 23240.02 100.00 24250.01 100.00 资源状况根据典型年气象数据分析，本项目所在地的年均法向直接辐射量为2015kWh/m2。总体设计说明采用2.17平方米的小定日镜，宽度为2.03米，高度为1.07米。本项目总计定日镜数量为331,228面，镜场总采

6、光面积为719460.3388平方米；吸热塔高度（吸热器光学集合中心距离地面高度）为200米；设计点采用夏至日真太阳时正午12小时，此时的DNI值按900W/m2；汽轮发电机组容量为50MW；汽轮发电机组额定工况下热电效率为43%；对应的环境温度为19；空冷凝汽器背压为8.5kPa；储换热系统在工作阶段散热损失相关效率为99%，停运阶段效率为98%；综合效率当按不同运行模式持续时间综合求取；储热容量为上述汽轮机出力及效率对应满发12小时，即1430MWh；聚光集热系统能够满足电站年发电不低于1.983亿度，相当于折合等效发电利用小时数3967h；汽轮发电机的运行模式不受电网调度限制；在不考虑聚

7、光集热系统年可靠率的前提下，并考虑其他投标方范围之外的系统年可靠率为0.97的前提下计算得到的数据。地区极端天气分析大风根据TMY典型年气象数据分析，全年平均风速为5.8m/s，最大风速为26.5m/s, 风向为NW。表2.1-1 区域风频率累积统计结果（10m高度10min风速平均值）低高频率(%)累积频率m/sm/s%010.78%0.78%129.87%10.65%2317.02%27.67%3415.79%43.46%4512.89%56.35%569.94%66.29%677.42%73.71%785.18%78.89%894.08%82.97%9103.36%86.32%10112

8、.74%89.06%11122.35%91.42%12132.00%93.41%13141.47%94.89%14151.38%96.27%15160.90%97.17%16170.82%97.99%17180.53%98.52%18190.43%98.95%19200.26%99.21%20210.24%99.45%21220.24%99.69%22230.19%99.89%23240.03%99.92%24250.05%99.97%25260.01%99.98%26270.02%100.00%图2.1-1 风频率累计统计表多云根据TMY典型年气象数据分析，该地区存在多天多云影响。根据TMY

9、中的DNI数值分析，全年存在1377天多云天气的影响。表2.1-1 区域多云频率累积统计结果多云因子频率(%)累积频率%020% 39.51 %39.51 %20%40%17.57%57.08 %40%60%13.22%70.30 %60%80%14.81%85.11 %80100%14.89%100.00 %图 2.2-1 多云频率统计图高低温根据TMY典型年气象数据分析，年最高气温为44.2，年最低气温为-9.8。根据临近的淖毛湖气象站多年气象数据分析，最热月（7月份）平均气温为28.9，最冷月（1月份）平均气温-11.6，极端最高气温发生在2004年7月18日，为45.1，极端最低气温发

10、生在1984年12月25日，为-33.9，最大日较差28.0，发生在1960年8月28日。霜降根据当地的气候特征，本项目地区存在早、晚霜降的影响，这部分对镜场的效率影响较大。镜场效率影响分析大风对镜场效率的影响分析表3.1-1 风速对应的定日镜工作百分比序号镜场效率保证风速 m/s备注1100%8297%10相对于8m/s以下风速效率的变化，下同394%12490%14580%16660%17730%1880%19退出运行，但能回位至抗风状态90%49结构破坏说明： 此时遵循的风速值为现场气象站实际测量值。若测量到15.6 m/s（10分钟，在10米高度处）的风速，定日镜控制系统开始装载过渡条

11、件。定日镜标准设计中超过18.8m/s的大风将使镜场停运。根据逐时的TMY典型年气象数据，同时结合对应时刻的镜场跟踪数量，分析大风对镜场效率的影响，同时分析光塔在不同风速下的振幅影响，综合分析大风对镜场效率的影响。对于大风引起的风沙影响，eSolar小型定日镜的驱动器具有高密封性，具有较强的抗风沙性。同时，eSolar在镜场外围配置防风墙对于风沙的拦截具有一定作用。由大风引起的风沙对镜场效率的影响，也统一在大风对镜场效率的影响分析中。多云对镜场效率的影响分析多云对镜场效率的影响，根据DNI和多云因子的影响程度对镜场的效率影响不同。表3.2-1 区域多云频率累积统计结果多云因子频率(%)累积频率

12、%020% 39.51 %39.51 %20%40%17.57%57.08 %40%60%13.22%70.30 %60%80%14.81%85.11 %80100%14.89%100.00 %如上表3.2-1所示，不同多云因子对应的频率，结合对应的DNI和跟踪定日镜数量，分析多云对镜场效率的影响。高低温对镜场效率的影响分析eSolar定日镜的生存温度为-4070， 运行温度为-1055。根据TMY典型年气象数据分析，温度低于-10时共计311小时，其中82天对应存在DNI值。 由于低温条件将使得定日镜和驱动器存在扭矩的变化，在分析镜场效率时，我们将低温条件对镜场的影响考虑在镜场性能模型中。霜降对镜场效率的影响分析 由于TMY数据中缺乏详细的露点温度数据，为此我们根据收集的附近气象数据进行霜降对镜场效率的分析，具体结果详见下一章节。总结本项目极端天气对镜场的效率的影响，主要包括以下几个方面：大风造成的定日镜效率损失（含光塔振幅造成的镜场效率损失）；多云瞬态条件对镜场效率的损失；高低温对镜场效率的