《团体标准-太阳能热发电站储热系统性能评价导则》

ICS27.160

分类号：F12

备案号：CEC

中国电力企业联合会团体标准

CEC/TXXXXX—XXXX

太阳能热发电站储热系统性能评价导则

PerformanceEvaluationGuidelinesofThermalStorageSystemforSolarThermal

PowerPlants

征求意见稿

-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

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太阳能热发电站储热系统性能评价导则

1范围

本文件规定了太阳能热发电站储热系统的性能评价指标和方法。

本文件适用于显热储热系统，潜热储热系统和热化学储热系统可参考执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T**-**/IECTS62862-1-1:2018太阳能光热发电站术语

GB/T**-**光热发电站性能评估技术要求

SY/T6620-2014油罐的检修、修理、改建及翻建

JGJ8-2016建筑变形测量规范

3术语和定义

3.1

储热系统thermalstoragesystem

由机械、电气设备（储罐、换热器、泵等）及储热材料等组成，部分或完全存储集热场提供的热量，

用于后续利用，使得电力生产能够部分或完全摆脱太阳光照强度影响的系统。

[来源：GB/T**-**/IECTS62862-1-1:20183.9.17]

3.2

储热介质thermalstoragemedium

储热系统中用于存储热量的材料。

[来源：GB/T**-**/IECTS62862-1-1:20183.9.16]

3.3

充热charge

将能量向储热系统传递或供应的过程，储热量可依据储热系统储热状态量化。

3.4

放热discharge

将能量从储热系统中转移或释放的过程，可依据储热系统储热状态进行量化。

3.5

显热储热sensibleheatthermalstorage

充、放热过程中，只通过储热介质发生温度变化储存或释放热量的储热系统。

2

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[来源：GB/T**-**/IECTS62862-1-1:20183.9.10]

3.6

潜热储热latentheatthermalstorage

充、放热过程中，通过改变储热介质的相态使系统储存热量或释放热量的储热系统。

3.7

充热功率heatchargerate

单位时间内从储热系统边界流入和流出的介质的热量差值。

3.8

额定充热功率ratedchargepower

额定充热工况（流速和温度）下，提供给储热系统的热功率，单位为MW。

3.9

放热功率heatdischargerate

单位时间内从储热系统边界流出和流入的介质的热量差值。

3.10

额定放热功率rateddischargepower

额定放热工况（流速和温度）下，储热系统放热功率，单位为MW。

3.11

储热水平storagelevel

储热系统完全放热所能提供的可用热量与设计储热容量的比值。

注1：该参数与放热过程特定的起始条件相关，通常用百分数表示。

注2：额定温度和额定压力下，当储热系统可用热能为0时，储热水平为0%；当储热系统可用热能达到最大时，储

热水平为100%。

注3：单位，无量纲，通常用百分数标识，%。

[来源：GB/T**-**/IECTS62862-1-1:20183.9.12]

3.12

完全充热状态fullychargedcondition

特征参数达标后使得储热系统无法继续充热时的状态，表示充热过程结束，充热结束后储热水平量

为100%，或>100%（如显热储热中实际工作温差>设计温差）。

3.13

完全放热状态fullydischargecondition

特征参数达标后使得储热系统无法继续放热时的状态，表示放热过程结束，放热结束后储热水平为

0%-2%。

3.14

额定储热容量ratedstoragecapacity

储热系统在额定储热条件下储满后，储热系统完全放热可提供的热量，单位为MWhth（1MWh=3600MJ）。

当完全放热的起始条件为100%时，定义为设计存储容量。

3

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3.15

最大有效储热容量maximumeffectiveheatstoragecapacity

从完全充热状态开始放热直至完全放热状态，储热系统可提供的用于驱动汽轮发电机组的热量。

3.16

等效储热时长equivalentthermalstoragehours

最大有效储热容量与汽轮发电机组额定工况下所需热功率的比值。

3.17

储热效率thermalstorageefficiency

放热过程中储热系统可提供的热量与充热过程中供应给储热系统的热量的比值。

3.18

储热系统平均温降thermalstoragemediumaveragetemperaturedrop

充热过程暂时或完全结束后，经过预定的时间段后开始放热并使充、放热过程中介质的累积质量基

本相等，充热过程中介质的质量加权平均温度与放热过程中介质的质量加权平均温度的差值。

3.19

储热系统耗电量thermalstoragesystemelectricenergyconsumption

在预定条件下，在给定时间段内的耗电量，如额定储放热、部分储放热、系统停运等储热系统运行

必须消耗的电能。

[来源：GB/T**-**/IECTS62862-1-1:20183.9.18]。

3.20

介质年耗损率mediumannualconsumptionrate

储热系统内的介质因泄漏或分解等在一年时间内造成的损耗量与储热系统投运时介质总质量的比

值。

4总则

4.1系统边界

4.1.1间接储热系统边界

对于间接储热系统，一侧边界是集热场储热介质的进口和出口，另一侧边界是蒸汽发生器热源侧的

进口和出口，如图1所示。

4

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图1间接储热系统边界示意图

4.1.2直接储热系统边界

直接储热系统可分为槽式双罐、塔式双罐、和固体储热等不同类型，其一侧边界是传热介质的入口，

另一侧是传热介质的出口。不同类型的直接储热系统边界如图2所示。

(a)槽式双罐系统

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(b)塔式双罐系统

(c)固体储热系统

图2直接储热系统边界示意图

4.2性能评价内容

储热系统性能评价是在太阳能热发电站稳定运行后，综合评判储热系统是否达到设计要求以及性能

指标的优劣。评价项目包括：

a）最大有效储热容量；

b）等效储热时长；

c）保温性能；

d）储热系统最大、最小充热功率；

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e）储热系统最大、最小放热功率；

f）不同运行模式下储热系统耗电量和耗电率；

g）对于斜温层储罐，还须包括斜温层厚度；

h）年故障停运小时数；

i）介质年损耗量；

j）换热设备传热端差；

k)储热装置沉降。

4.3性能评价要求

太阳能热发电站储热系统性能运行评价宜满足以下要求：

a）太阳能热发电站整体正常运行至少一年；

b）具有完整的设计资料、施工资料、调试资料、验收资料和运行维护数据等基础资料和数据；

c）按照《光热发电站性能评估技术规范》完成质量检查；

d）各方协商统一测点布置要求，特别是针对储热/传热介质流量的测量方法；

e）根据本文件4.2包括的评价项目开展现场测试试验，相邻数据记录间隔不应超过10s。

5评价指标及计算方法

5.1一般规定

对于直接储热系统，本文件所述介质特指储热介质，如熔融盐。

对于间接储热系统，储热介质为固体材料时，本文件所述介质特指传热介质，如导热油；储热介质

为熔融盐时，本文件所述介质可指储热介质或传热介质，具体应在性能评价前由各单位协商确定。

5.2充热功率和充热量

充热功率根据充热过程中介质进、出储热系统边界时的流量和比焓，按下式计算：

1

chinqinhinoutqouthout6

3.610（1）

式中：

Φch——储热系统充热功率，MW；

ρin、ρout——介质进、出储热系统边界时的密度，kg/m³；

qin、qout——介质进、出储热系统边界时的体积流量，m³/h；

hin、hout——介质进、出储热系统边界时的比焓，kJ/kg。

充热量按下式计算：

Qd

chch（2）

式中：

Qch——充热量，MJ；

τ——时间，积分区间为充热过程对应的时间区间，s。

注：当提供介质比定压热容时，也可根据流量、温度和比热按下式计算：

7

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1

chinqincin(tint0)outqoutcout(toutt0)6

3.610（3）

式中：

cin、cout——介质进、出储热系统边界时的比定压热容，kJ/(K-kg)；

tin、tout——介质进、出储热系统边界时的温度，℃；

t0——充热过程中的平均环境温度，℃。

5.3放热功率和放热量

放热功率根据放热过程中介质进、出储热系统边界时的流量和比焓，按下式计算：

1

dischoutqouthoutinqinhin6

3.610（4）

式中：

Φdisch——储热系统放热功率，MW；

ρin、ρout——介质进、出储热系统边界时的密度，kg/m³；

qin、qout——介质进、出储热系统边界时的体积流量，m³/h；

hin、hout——介质进、出储热系统边界时的比焓，kJ/kg。

放热量按下式计算：

Qd

dischdisch（5）

式中：

Qdisch——放热量，MJ；

τ——时间，积分区间为放热过程对应的时间区间，s。

注：当提供介质比定压热容时，也可根据流量、温度和比热按下式计算：

1

dischoutqoutcout(toutt0)inqincin(tint0)6

3.610（6）

式中：

cin、cout——介质进、出储热系统边界时的比定压热容，kJ/(K-kg)；

tin、tout——介质进、出储热系统边界时的温度，℃；

t0——放热过程中的平均环境温度，℃。

5.4最大有效储热容量

从完全储热状态开始放热直至完全放热状态，该时间区间定义为Ω，最大有效储热容量按下式计算：

Qmdischd

（7）

式中：

Qm——最大有效储热容量，MJ；

τ——时间，积分区间为Ω，s。

此外，还应满足以下要求：

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a）充热过程介质参数应尽量接近额定工况，介质进、出储热系统边界时的温度波动应在±5℃以内；

b）放热过程介质参数应尽量接近额定工况，介质进、出储热系统边界时的温度波动应在±5℃以内。

5.5等效储热时长

等效储热时长根据最大有效储热容量和汽轮发电机组额定工况下所需热功率，按下式计算：

Q1

dm

3

turbine3.610（8）

式中：

d——等效储热时长，h；

Qm——最大有效储热容量，MJ；

Φturbine——使汽轮发电机组能够以额定发电功率运行时所需提供的最小热功率，MW。

5.6储热系统平均温降

根据充、放热过程中介质的质量加权平均温度，按下式计算：

ttt

chdisch（9）

mitiiqiiti

AA

tch

miiqii

AA（10）

mjtjjqjjtj

BB

tdisch

mjjqjj

BB（11）

式中：

Δt——储热系统平均温降，℃；

tch、tdisch——充、放热过程中介质的质量加权平均温度，℃；

ρi、ρj——充、放热过程中，数据记录间隔内介质的平均密度，kg/m³；

qi、qj——充、放热过程中，数据记录间隔内介质的平均体积流量，m³/h；

Δτi、Δτj——数据记录间隔，s；

A、B——充、放热过程对应的时间区间。

储热系统平均温降用于评价储热罐的保温性能，放热过程开始时，储热系统可以是完全储热状态或

不完全储热状态。此外，充、放热过程应满足以下条件：

iqiijqjj

AB（12）

5.7储热系统耗电量和耗电率

在不同运行模式下，储热系统耗电量按下式计算：

（13）

�

式中：��=�=1��

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Wt——储热系统耗电量，单位kWh；

Wi——储热系统中各设备在评价周期内的耗电量，设备至少应包括泵、阀门、电加热器、电伴热装

置、电气系统、控制系统、安全系统等，单位kWh。

储热系统耗电率为评价周期内储热系统耗电量与额定储热容量的比值，按下式计算：

（14）

��

式中：���=3.6��×100%

——评价周期内储热系统耗电量率，单位%；

Wt——储热系统耗电量，单位kWh；

���

——储热系统额定储热容量，单位MJ。

5.8�介�质年损耗率

介质年损耗率用于评估储热系统泄漏以及储热介质、传热介质的损耗情况。

介质的年损耗率按下式计算：

mlr2

m0m0（15）

式中：

ζ——介质年损耗率，%。

Δm——试验起止点储热系统内介质的损耗差，kg；

m0——电站正式投运前加入储热系统的介质总质量，kg；

Δl——试验起止点储罐内介质的液位差，试验起止点介质的温度应保持一致，m；

r——储罐内径，m；

ρ——介质对应的密度，kg/m³。

注：试验起止时间内补充的介质质量应计为损耗量；试验起止时间间隔不等于一年时，必须折算成

年损耗率。

5.9换热设备传热端差

在设计换热系统负荷下，通过测量各个换热器设备在对应工作状态，对应位置处吸热和放热介质的

温度来求取换热设备的各项端差。

当集热系统传热流体和储热系统储热介质为两种不同介质时，换热设备的传热端差评价应对充放热

换热器设备和蒸汽发生器设备分别进行。

5.10储热装置沉降

罐体基础的沉降测量方法参考SY/T6620-2014附录B.2，允许沉降值参考SY/T6620-2014附录B.3。

固体储热类储热装置的沉降测量方法及允许沉降值参考JGJ8-2016。

6性能评价报告

储热系统性能评价报告至少应包含以下内容：

a）太阳能热发电站概况，可参考《光热发电站性能评估技术要求》附录A；

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b）储热系统概况，包括原理图、关键设备清单、储热/传热介质构成及热物性数据等；

c）试验内容，包括试验项目、试验仪器、测点布置及试验方法；

d）性能评价指标的计算方法和数据筛选条件；

e）试验结果分析；

f）储热系统性能指标评价表（详见附录A）；

g）结论。

h）附件，包括试验记录数据、协议、补充说明等。

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附录A

（资料性）

储热系统性能指标评价表

表A.1储热系统性能指标评价表

序号项目单位设计值试验值

1储热系统高温工作温度℃

2储热系统高温工作温度℃

3最大有效储热容量MWh

4等效储热时长h