一、光热发电、供暖项目的发展前景

1、在我国的电力结构中，目前有60%-70%左右的电力由火力发电提供，对煤炭能源消耗极大，造成大量的二氧化碳排放，对空气造成严重污染，对于气候环境也有着极大的不利影响。随着中国提出碳达峰、碳中和的战略目标，新型环保的能源会成为主要能源结构。国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》明确，将积极发展太阳能光热发电，推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地，在风光热互补开发的大势下，光热发电市场正迎来新一波发展热潮。

2、太阳能热发电系统由于带有储热单元，因此可与风电和光伏组合，增加可再生能源电力的上网比例。未来高比例非水可再生能源发电装机容量的电力系统必须要有更多可靠、灵活的电源和储能电站来提供电力保障。太阳能热发电是集发电和储能为一身的可再生能源发电方式，具有电力输出稳定、可靠、调节灵活的特性，可以提供可靠的电力保障，不需要电力系统额外配套建设储能电站，可与风电和光伏组合，解决目前大规模风电和光伏并网带来的高效消纳和安全运行的问题。

二、槽式光热项目镜场安装方案

随着首批光热示范项目推进，我国陆续建成投运了青海省德令哈中广核50MW槽式光热发电项目、内蒙古乌拉特中旗100MW槽式光热发电项目等槽式光热发电项目，在槽式镜场安装方面也积累了一定的实战经验，本文将基于已建槽式项目就槽式光热镜场的安装施工技术进行相关分享。

（一）安装精度与技术要求

1、桩基精度

2、地脚螺栓精度

3、SCA同轴度及立柱调平精度

4、SCE水平调平精度

（二）控制网测量方案

1、一级控制点的布置

（1）由业主方或勘察设计单位提供，用于控制整个施工场区的建筑物、构筑物、镜场立柱等的平面位置及高程。

（2）一级控制点精度要求应符合相关规范、设计与施工要求，一般根据施工现场的大小布置并满足施工要求，要做好一级控制点的标识和保护工作，不得被破坏。

（3）施工前做好一级控制点的交接与复测校准工作，以免产生较大的基准误差，影响镜场的安装质量。

2、二级控制点的布置

（1）二级控制点是对一级控制点进行加密布置，每一个分场区应包含多个二级控制点，精度应符合施工项目相关规定和要求，用于控制分场区的桩基、立柱、集热器、道路的平面位置及高程。

二级控制点布置示意图

（2）控制点布置方案

二级控制点呈三角网布置，控制点相互间距宜为200m左右，这样布置能最大程度上减少控制网系统误差，而且也能减少人为的瞄准误差，使控制网的基准误差减到最小，具体的布置根据施工现场情况制定。

3、三级控制点的布置（工作基准点）

（1）三级控制点对二级控制点进行加密布置，每条回路应布置多个三级控制点，精度应符合施工项目相关规定和要求，用于控制测量分场区内各条回路的驱动立柱、普通立柱、相关道路的平面位置及高程，保证每个集热器（SCE）单元能精确无误的安装到位。

三级控制点布置示意图

（2）控制点布置方案

三级控制点宜布置在两条轴线驱动立柱连线之间的中间位置，作为工作基准点与末端立柱的距离宜为80m左右。根据以往的施工经验，当工作基点和末端立柱的距离超过80m，用测量仪器瞄准小棱镜的时候会产生较大的误差，不利于SCA同轴度的控制。

（三）桩基定位与地脚螺栓的预埋

1、桩基的定位与施工

（1）根据设计资料和图纸，进行镜场分区的划分和编号，对每一个分场的桩基也进行编号并准确计算其绝对坐标和高程。

（2）选用精度达到要求的全站仪、水准仪以及其他相关测量仪器与设备，以场区内的三级控制点（也可用一级或二级控制点）为基准点，对桩基的平面位置、桩基顶面标高进行施工放样。

（3）在桩基混凝土浇筑施工过程中技术人员和施工人员以及监理人员要及时地观测桩基平面位置的坐标和高程，防止发生偏差。若发生偏差要及时采取措施，以免浇筑完成后造成误差，对后序安装工作带来影响。

（4）桩基浇筑施工完成后，由相关单位对桩基质量、平面位置坐标和高程进行复核，确保位置准确。

桩基测量布置示意图

2、地脚螺栓的预埋与施工

（1）桩基混凝土在浇筑过程中按施工要求和设计位置，在浇筑过程中或混凝土初凝之前预埋地脚螺栓；

（2）预埋地脚螺栓工装如下图：

（3）选用精度达到要求的全站仪、水准仪以及其他相关测量仪器与设备，以场区内的三级控制点（与桩基测量放样的基准点宜为同一个点）为基准点，以桩基中心点的高程控制桩基和地脚螺栓的高程，以桩基中心点的平面坐标和1号地脚螺栓（也可选用其他地脚螺栓）的中心坐标控制地脚螺栓平面位置的准确性。

（4）伸出桩面的地脚螺栓部分要做好螺纹保护，避免螺纹被碰撞破坏，要用套管或胶带等进行套护，避免螺纹被混凝土包裹，给后序的安装工作造成困难。

（5）施工过程中及时监测，防止中心点和地脚螺栓位置发生偏移，地脚螺栓安装完成后，由相关单位进行复核。

（四）地脚螺栓螺母的初次找平

1、根据设计资料和图纸，计算出立柱底面标高或地脚螺栓螺母的顶面标高，以场区控制点为高程基准点，用水准仪和相关测量工具对地脚螺栓的螺母进行粗略的高程调平，精度宜控制在±15mm以内。

2、地脚螺栓螺母的初次找平工作能及早地发现以下一些影响安装进度或质量的问题：

（1）桩基顶面标高是否超过设计标高；

（2）螺栓是否安装垂直；

（3）螺母是否能够自由转动或螺纹被破坏；

（4）地脚螺栓是否被混凝土包裹；

（5）地脚螺栓伸出高度是否符合设计要求和相关规范；

（6）通过地脚螺栓螺母的初次找平，能及早地发现在安装施工过程中地脚螺栓部分中出现的各种不利于施工进度或质量的情况，并及时制定处理措施，进行针对性地处理，以便于不影响后道工序的安装工作和整体的施工进度。

3、地脚螺栓螺母的初次找平能够有效地加快镜场支架立柱的安装工作，通过此项工作步骤，既能够提前处理立柱安装过程中出现的一些常见的施工问题，保证安装施工的进度和质量，又能够对保证立柱安装精度起到非常重要的作用。通过以往的施工经验和分析，此项工作能够加快镜场支架立柱安装工作20%—25%的时间效率，而且所需投入的资源配置、劳动力配置等相对较少，能够极大的节省人力和时间资源。

（五）支架立柱安装准备工作

1、测量工装示意图

2、测量立柱编号

注：①表示第一轴，从北到南立柱依次编号：A、B、C、D、E、F、G......

或者1、2、3、4、5、6......

3、立柱调平所需设备

（1）测量仪器设备、测量工装等

（2）相关技术资料、图纸等

（3）人字梯、脚手架等上高工具等

（4）安全带、安全帽等

（5）配套扳手、扭力扳手等

（6）测量棚制作及倒运、测量棚的运输机械等，由于项目所在地可能会有大风、烈日等对测量不利的天气，此工序对测量准确性很重要、关键。

4、立柱测量记录表

（六）立柱安装测量方法

1、绝对坐标控制法

（1）计算每条回路立柱轴心位置的平面设计坐标及高程、各棱镜的平面设计坐标及高程并交由相关方（如监理、总包方、业主等）复核。

立柱测量工作开始前，根据已布置的各级测量控制点，测量技术人员应先检查一下每条回路各三级控制点的平面位置及高程，并记录检查结果；

（2）操作工人安装立柱测量工装及棱镜，并检查工装、棱镜安装是否到位，有无偏差以及立柱轴心位置的安装情况；

（3）测量人员根据立柱轴心位置的平面设计坐标及高程和各棱镜的平面设计坐标及高程，测量棱镜数值并指导操作工人借助专有工具进行调平立柱；

（4）立柱调整到精度要求范围以内，对地脚螺栓进行紧固，紧固应符合力矩要求；

（5）地脚螺栓紧固完成后测量人员进行复测，若测量精度满足要求，则及时记录测量数据；

（6）若地脚螺栓紧固完成后，立柱轴心位置产生偏移，复测后不符合安装精度要求，则重新对立柱进行调平。

（7）每条回路立柱全部测量完成后，宜由第三方100%进行复查，不合格的及时处理，合格后报由相关方（如监理、总包方、业主等）进行复检，及时记录实测、复测数据。

（8）每条回路复测完成后，相关技术资料应上报至相关方（如监理、总包方、业主等）及时归档。

（9）立柱安装的调平工作对保证SCA同轴度、坡度非常重要，是整个镜场安装中最核心、最关键的工作。此项工作的质量直接影响到整个镜场SCA的运行质量和光学拦截率、以及运行寿命等等。所以，在整个镜场安装中此项工作的技术要求最高、精度要求最高。

（10）立柱测量示意图

2、相对坐标控制法

相较于绝对坐标法，相对坐标控制法施工简便、施工速度快，SCA同轴精度跟绝对坐标法一样能够达到设计要求，但对于整个镜场的控制误差较大，当绝对坐标法施工有难度或无法采用时建议使用。

（七）驱动控制箱、油压设备安装

1、控制箱的安装

（1）对于控制箱的安装位置精度要求不高，安装在驱动立柱预留孔洞位置或用其他加固设备安装即可。

（2）控制箱要做好保护措施，按照设计图纸和相关规范，各项控制的接线要正确，避免对控制运行造成损坏。

2、油压设备的安装

油压设备安装时应注意各油缸的行程，管线接头正确，避免在安装和运行过程中进入杂质或砂粒灰尘。

3、驱动控制系统、油压系统、角度传感器、限位开关要安装准确，调试一致，立柱调平完成后要先进行驱动塔头试运转，要绝对保证四者的一致运行，调试工作特别重要，直接影响到SCA的运行。若出现运行不一致的情况，驱动塔头可能会与油缸产生反向作用力致使损坏或严重时报废，集热管也有可能出现扭力，发生爆管现象。

（八）SCE安装与调平

1、SCE车间组装

按照设计要求和相关规范及组装精度要求，在组装车间进行组装SCE，安装集热槽反射镜片。

2、SCE运输

SCE运输时应放置到加工好的专用拖车上，车身底座宜为弹性底座，避免SCE运输过程中由于路面不平整造成振动损坏。行车落放要平稳，行车脱离后要进行集热器与车体绑扎，采用锁紧绑带固定集热器前后两端扭力框，防止在运输过程中意外掉落，在运输过程中车速≤10km/h，沿规划明确的运输路线运送至指定安装地点，其中运输方案和路线应报发包方进行审核，审核通过方可按其执行制作SCE专用运输车辆。

3、SCE吊装

（1）把组装好的SCE运输到安装现场；

（2）吊车停放在指定吊装位置，并做好支撑工作，准备吊装；

（3）吊装工装与吊车连接固定，钢丝绳安装在SCE两端吊装孔，与SCE连接板接触部位加设木垫块，防止损坏连接板；

（4）SCE两端立柱搭设脚手架，两边各安排2名安装工配合吊装；

（5）SCE吊装由驱动向两端的顺序吊装，安装好的SCE先用临时螺栓固定；

4、SCE调平与连接

（1）准备钢尺、高精度水平仪、水准仪、支撑钢管与调平工具；

（2）调平步骤：

第一步，驱动塔头置零调整，误差在±0.05°之内，使驱动塔头达到0°或90°位置；

第二步，SCE进行调平，误差在±0.03°之内；

第三步，复测之后进行铆接或螺栓连接，紧固螺栓或拉铆时要从内测向外侧，两边对称的方式进行。

（3）调平工作完成后，相关单位进行验收与检查。

（九）SCA回路试运转

1、安装集热管之前先进行试运转，消除角度传感器、控制箱、油压设备之间的系统误差，保证在运行过程中运行一致，系统正常工作，避免由于控制误差导致驱动塔头的破坏和集热管的破坏等。

2、在试运转过程中记录运行数据，可以测定光学拦截率，调整太阳追踪角度等。

（十）集热管安装、A SCA回路与主管道连接

1、集热管运输与安装

（1）集热管和柔性连接预制应满足设计图纸和相关槽式集热器安装工艺中关于集热管和柔性连接预制的要求。

（2）集热管和柔性连接预制应满足厂家技术资料中的要求。

（3）焊接时，环境风速应小于2m/s，相对湿度不得大于80%，气温不得低于5℃，当焊接区域内出现与上述情况之一不符时，如无特殊保护措施不得进行焊接作业。

（4）集热管的卸货、存放、移取和搬运必须遵照相关槽式集热器安装工艺中和集热管厂家提供技术资料内的相关要求。

2、SCA回路与主管道的连接

（1）管道（含管道元件）的施工及验收总体应按照GB 50235《工业金属管道工程施工规范》、GB 50184《工业金属管道工程施工质量验收规范》执行。

（2）承包方施工的管道必须保证与原管道标准相同。包括：管道的执行标准、材质、尺寸以及保温厚度。

（3）保温工程按GB/T 50185《工业设备及管道绝热工程施工质量验收标准》执行。

（4）阀门保温及阀门壳制作按照设计文件要求执行。

（5）管道支架处保温与无支架处保温厚度应保持一致。

（6）集热器回路内补偿管保温安装、集热回路柔性连接保温安装、集热管端部接头处专用保温材料及护罩安装，严格按照厂家提供保温安装作业指导书，保证该部分管道保温质量。

（7）集热器回路内补偿管金属外保护层安装、集热回路柔性连接金属外保护层安装、集热管端部接头处金属外保护层安装,严格按照厂家提供保温安装作业指导书。

（8）波纹管保温安装应严格按照设计要求和相关槽式集热器安装工艺中的要求执行。

三、误差影响与处理措施

（一）桩基误差的影响

1、桩基误差的影响

（1）桩基定位或施工的误差过大或不满足设计精度要求，影响SCA同轴精度。

（2）严重时会造成支架立柱安装不上去等。

2、误差的处理措施

（1）桩基顶面高程出现误差，在可调控范围之内的可以通过调整地脚螺栓固定螺母的高程来补偿误差，不影响其后续立柱的安装工作；桩基顶面高程出现误差过大或超过补偿范围，则需由设计单位或建设单位协商，通过凿面处理或桩头破除重新制作。

（2）桩基平面位置出现误差，在可调控范围之内可以通过调整立柱底座的预留安装孔调整立柱的轴心位置；误差过大或超过补偿范围，则需由则需由设计单位或建设单位协商，重新制作桩或桩头破除重新安装地脚螺栓。

（二）地脚螺栓预埋、立柱安装误差的影响

1、地脚螺栓、立柱安装误差的影响

（1）支架立柱安装产生或SCE安装产生较大误差；

（2）影响集热槽同轴精度，同轴达不到设计精度要求；

（3）SCE安装不上去或SCE旋转的时候产生不利机械摩擦而造成磨损，在运行过程中发生松动、变形，甚至可能出现集热管爆管等；

2、误差的处理措施

（1）地脚螺栓的安装误差在可调控范围之内可以通过调整立柱底座的预留安装孔调整立柱的轴心位置；误差过大或超过补偿范围，则需由则需由设计单位或建设单位协商，桩头破除重新安装地脚螺栓。

（2）立柱安装产生误差超过公差，则须重新调整直至合格。

（三）SCE调平误差的影响

1、SCE调平误差的影响

（1）SCE调平产生误差，在运行旋转过程中，会出现与驱动塔头运行不一致，产生角度误差，可能会造成运行系统的严重损坏；

（2）在运行过程中与驱动塔头运行不一致，可能会损坏集热管或出现集热管爆管等情况。

（3）会影响集热槽聚光集热的效率下降，影响管道回路的热能聚集和储能等。

2、误差的处理措施

（1）在安装过程中，严格遵守作业制度与技术要求，预防或避免出现误差或超过公差范围；

（2）安装完毕后，复测出现误差过大或不合格的情况，及时地拆除连接螺栓或铆钉后重新调平并安装。

（四）立柱、轴承座、SCE加工误差的影响

1、构件加工产生误差，会严重影响安装施工的效率与安装施工的质量，造成工期的延误或质量不达标；

2、加工误差过大的构件，会造成一定的经济损失和材料消耗。在生产加工时要严格安装设计要求和相关规范，避免生产出不能使用的或误差过大影响安装工作的构件。

四、经验总结

1、立柱的调平工作是整个镜场安装工作中最重要的一项工作，要重点控制，从技术准备工作开始就要重点管理和复核，保证每一个环节不出差错。立柱的调平工作会直接影响到SCE的安装工作，误差过大会使SCE在运行过程中产生机械磨损，影响其运行寿命。同时，同轴度达不到精度要求，也会影响其运行寿命，还会影响光学拦截率，使SCA聚光效率大大减少，影响集热效率。

2、安装工作完成后，SCA试运行工作也特别重要，如果控制系统、角度传感器、油压系统三者之间不能相互协调的工作，会直接影响SCA的运行效果，严重时可能会造成驱动塔头的破坏，产生不可逆转和补救的严重后果。所以，SCA试运行要解决处理好三者之间的运行问题，设置合理的参数，确定合理的角度转换值。

五、参考项目

1、德令哈中广核50MW中国第一家槽式光热发电项目

2、内蒙古乌拉特中旗中船新能槽式100MW光热发电项目

3、西北电力设计研究院格尔木光伏产业园区大型槽式供暖试验项目

4、阿克塞四十里戈壁多能互补产业园区50MW槽式光热发电项目

5、乌拉特中旗中船新能新型槽式试验项目

注：本文由青海腾雅建筑安装工程有限公司马小忠供稿，如需探讨交流可联系13619778561。