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GB／T 41308-2022 太阳能热发电站储热系统性能评价导则.pdfGB/T 41308—2022
nide for evaluating thermal energy storage system performance of solar powerplant
宁波镇海维科·南熏别院专项施工方案国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会
GB/T 413082022
储热容量 充放热性能 保温性能 耗电性能 介质损耗 附录A（资料性） 储热系统效率指标及评价方法：： 附录B（资料性） 太阳能热发电站储热系统性能评价报告. 附录C（资料性） 储热系统性能指标评价表· 附录D（资料性） 单项指标多次测试记录表 附录E（规范性） 评价采用的
单项指标多 评价采用的测点及数据处理要求
GB/T 413082022
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任， 本文件由中国电力企业联合会提出。 本文件由全国太阳能光热发电标准化技术委员会（SAC/TC565）归口。 本文件起草单位：中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司、中国大唐集团新能源股份有限公 司、中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、思安新能源股份有限公司、内蒙古电力勘测设计 院有限责任公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、北京思安综合能源发展有限公司、中广核太 阳能开发有限公司、中广核太阳能德令哈有限公司、西安热工研究院有限公司。 本文件主要起草人：唐宏芬、赵晓辉、邢至珏、寇建玉、王丽、王小春、赵雄、杨佳霖、乔木森、刘颖黎， 陆海、杜小龙、张建元、段明浩、杨小强、于海洋、孟令宾、居文平、孙利群、王博、韩广明、石如心、刘万军 刘荣
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任， 本文件由中国电力企业联合会提出。 本文件由全国太阳能光热发电标准化技术委员会（SAC/TC565）归口。 本文件起草单位：中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司、中国大唐集团新能源股份有限公 司、中国电力工程顾同集团西北电力设计院有限公司、思安新能源股份有限公司、内蒙古电力勘测设计 院有限责任公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、北京思安综合能源发展有限公司、中广核太 阳能开发有限公司、中广核太阳能德令哈有限公司、西安热工研究院有限公司。 本文件主要起草人：唐宏芬、赵晓辉、邢至珏、寇建玉、王丽、王小春、赵雄、杨佳霖、乔木森、刘颖黎 陆海、杜小龙、张建元、段明浩、杨小强、于海洋、孟令宾、居文平、孙利群、王博、韩广明、石如心、刘万军 刘荣
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热发电站储热系统性能评价导则
本文件规定了太阳能热发电站储热系统储热容量、充放热、保温、耗电、介质损耗等性能指标评价的 技术要求。 本文件适用于显热储热系统性能评价潜热储热系统性能评价参照执行
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/T40104太阳能光热发电站术语 DL/T5072发电厂保温油漆设计规程
GB/T40104界定的以及下列术语和定义适用于本文件， 3.1 间接储热系统indirectthermalenergystoragesystem 储热介质和吸热介质为不同介质的太阳能热发电储热系统。包括集热场传热流体进人充放热换热 设备的管道接口范围内的传热流体管道，以及储热介质相关的所有工艺系统及设备。 3.2 直接储热系统directthermal energystoragesystem 传热流体和储热介质为同一介质的太阳能热发电储热系统。包括集热系统传热流体出口至储热系 统所有涉及的工艺系统和设备，至传热流体放热后返回至集热系统的分界。 3.3 有效储热介质用量amountofeffectivethermalenergystoragemedium 能够参与充热和放热过程的储热介质的总质量。 注：单位为千克（kg）。 3.4 充热功率heatchargepower 单位时间内向储热系统流人的净热量。 3.5 放热功率 heatdischargepower 单位时间内从储热系统流出的净热量。 3.6 储热深度storagelevel 容量的比值
GB/T40104界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 间接储热系统indirectthermalenergystoragesystem 储热介质和吸热介质为不同介质的太阳能热发电储热系统。包括集热场传热流体进入充放热换热 设备的管道接口范围内的传热流体管道，以及储热介质相关的所有工艺系统及设备。 3.2 直接储热系统directthermalenergystoragesystem 传热流体和储热介质为同一介质的太阳能热发电储热系统。包括集热系统传热流体出口至储热系 统所有涉及的工艺系统和设备，至传热流体放热后返回至集热系统的分界。 3.3 有效储热介质用量amountofeffectivethermalenergystoragemedium 能够参与充热和放热过程的储热介质的总质量。 注：单位为千克（kg）。 3.4 充热功率heatchargepower 单位时间内向储热系统流人的净热量。 3.5 放热功率heatdischargepower 单位时间内从储热系统流出的净热量。 3.6 储热深度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：额定温度和额定压力下，当储热系统可用热能为0时，储热深度为0%；当储热系统可用热能达到设计储热容 量时，储热深度为100%。 3.7 完全充热状态fullychargedcondition 储热系统的充热量、温度达到设计值，不再继续充热时的状态。 注：完全充热状态下，储热深度表示为100%。 3.8 完全放热状态fullydischargedcondition 储热系统的放热量、温度达到设计值，无法继续放热时的状态， 注：完全放热状态下，储热深度表示为0%~2%。 3.9 最大可用储热容量maximumeffectiveheatstoragecapacity 从完全充热状态开始放热直至完全放热状态，储热系统的可用热量。 3.10 储热系统平均温降thermalenergystorageaveragetemperaturedrop 充热至设计温度后，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。 3.11 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。 注1：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 注2：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，具体在性能评价前由各单位协商确定
4.2太阳能热发电站储热系统性能评价宜以年为周期。 4.3太阳能热发电站储热系统性能评价前收集资料的时间段应与评价周期一致，应收集以下基础 资料： a） 系统基本信息，包括电站名称、装机容量、集热类型、储热类型、储热时间、储热系统配置，主要 设备的型号规格和生产厂家，电站建设时间、投入商业运营时间等； b 储热系统资料，包括系统设计、施工、验收相关技术文件等 c）实测气象数据，包括电站直接辐射数据、风速风向、气压、湿度、风霜雨雪沙尘天数等： d）运行数据，包括集热系统、储热系统、发电系统运行数据、运行值班记录等运行文件； e 性能指标评价所使用的计量表计应定期校验，并在有效范围内。 4.4间接储热系统和直接储热系统的评价范围分别为： 间接储热系统的评价范围包括集热场传热流体进入充放热换热设备的管道接口范围内的传热 流体管道，储热介质相关的所有工艺系统及设备，以及传热流体放热至发电单元工质的换热系 统部分，评价范围见图1； b）直接储热系统的评价范围包括集热系统传热流体出口至储热系统所有涉及的工艺系统和设
备，至传热流体放热后返回至集热系统的分界，评价范围见图2
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图1间接储热系统评价范围示意图
图2直接储热系统评价范围示意图
4.5太阳能热发电站储热系统性能评价指标应包括以下内容： a 储热容量指标：包括储热系统温差、有效储热介质用量、最大有效储热容量、等效储热时长； b）充放热性能指标：包括充热功率和充热量、放热功率和放热量； C 保温性能指标：包括储热系统平均温降等； d）耗电指标：包括储热系统厂用电率、储热系统厂用电占比和储热系统装置耗电率； e）介质损耗指标：包括介质年损耗量和年损耗率。 .6根据电站运行条件和储热系统特点，可进行储热系统效率等性能评价，储热系统效率评价指标 平价方法见附录A。 1.7太阳能热发电站储热系统性能评价宜采用目标评价法、历史数据评价法、先进对标评价法： a）目标评价法，以太阳能热发电站储热系统设计值、理论测算法或其他更加先进指标为基准
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通过衡量实际运行数据与基准值的比值进行评价； b 历史数据评价法，以太阳能热发电站储热系统同期历史数据或统计周期内历史数据指标为基 准值，通过衡量实际运行数据与基准值的比值进行评价； C 先进对标评价法，以行业先进水平为标杆，确定基准值，通过衡量实际运行数据与基准值的比 值进行评价。 4.8评价完成后，应形成太阳能热发电站储热系统性能评价报告，报告主要内容见附录B。报告宜参 照附录C储热系统性能指标评价表，分析指标差距，提出改进措施
5.1.1储热系统温差
储热系统温差为储热系统放热温度与蓄热温度的差值，采用评价周期内高温储罐内温度接近设计 高温或储热深度最大时的运行数据进行评价。双罐、单罐储热系统温差的计算方法如下： a）双罐储热系统中，储热系统温差为高温储罐内熔盐温度与低温储罐内熔盐温度的差值，取实际 高温储罐内温度测点的质量加权平均值与低温储罐内温度测点的质量加权平均值之差； b）单罐储热系统中，储热系统温差为储热罐内高温区域与低温区域熔盐温度的差值，取高温区 测点质量加权平均值与低温区测点质量加权平均值之差
.1.2有效储热介质用量
有效储热介质用量采用进人系统的储热介质总量，减去如下各项得出： 低温储罐和高温储罐内，满足泵吸人最小液位以下的储热介质质量； b）充热过程储热介质流经的工艺管道和设备内填充满所需要的储热介质质量： c）放热过程储热介质流经的工艺管道和设备内填充满所需要的储热介质质量， 注1：上列各扣除项采用储热介质输送泵的设计资料以及换热系统设计文件计算得出。对于配置熔盐储热的导热 油槽式光热电站，当充热过程和放热过程不可能同时进行时，只扣除上述c）。 注2：储热介质总量由储热介质总体积，根据对应的温度，结合储热介质密度计算得出。其中储热介质总体积通过 储罐液位计测得的储热介质液 可尺寸计算得出
5.1.3最大有效储热容量
3.1最大有效储热容量可采用有效储热介质用量和在设计高温和低温状态下的温度对应的储热 比熔或比热，按公式（1）计算
Q 储热容量，单位为兆瓦时（MWh）； mTES 有效储热介质用量，单位为千克（kg）； hh 储热介质在设计高温温度对应的比恰，单位为千焦每千克（kJ/kg）； h 储热介质在设计低温温度对应的比熔，单位为千焦每千克（kJ/kg） 5.1.3.2对于显热储热，也可按公式（2)计算
++++++.++++++.++.+.( I )
mTES X Cp(t).dt Q= 3.6 X 106
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式中： Q 储热容量，单位为兆瓦时（MWh）； mTES 有效储热介质用量，单位为千克（kg）； C（t) 储热介质在温度为t时的定压比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/（kg℃)]； t 储热介质设计最低工作温度，单位为摄氏度（℃）； th 储热介质设计最高工作温度，单位为摄氏度（℃）。 1.3.3 当储热介质的定压比热容随温度线性变换，公式（2)中积分项可用平均定压比热容与工作温度
5.1.3.3当储热介质的定压比热容随温度线性变换，公式（2）中积分项可用平均定压比热容与工作温度 区间的乘积替代。通过有效储热介质用量，结合储热介质物性参数表以及相应的设计温度，按公式（3 计算得出最大有效储热容量。
Q 储热容量，单位为兆瓦时（MWh）； 有效储热介质用量，单位为千克（kg）； 对应于th和t。温度区间的储热介质平均定压比热容，单位为千焦每千克摄氏度 [kJ/(kg℃)] t 储热介质设计最低工作温度，单位为摄氏度（℃）； 储热介质设计最高工作温度，单位为摄氏度（℃）
5.1.4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确定，按公式
αm urhine
d 等效储热时长，单位为时（h）； Qm 一一最大有效储热容量，单位为兆焦（MJ）； Φturhine—一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，单位为兆瓦 (MW）
5.2.1采集评价周期内介质进、出储热系统边界时的温度、流量等参数、数据，储热介质主要热力学参 数，分别计算评价周期内的储热系统温差、有效储热介质用量、最大有效储热容量、等效储热时长等指标 的实际值，记录各指标的设计值、实际值、历史评估值，记录表格见附录C。 5.2.2采用目标评价法和历史数据评价法进行评价，用运行数据计算得出的指标实际值与设计值或历 史评估值的比值，按公式（5），公式（6）分别计算储热容量指标达标率
目标评价法指标达标率： 实际值 设计值 X100% 实际值 历史数据法指标达标率 历史评估值 ×100%
目标评价法指标达标率： 买际值 设计值 X 100% ·*·(5 实际值 历史数据法指标达标率 历史评估值 ×100%
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Φch 储热系统充热功率，单位为兆瓦（MW）； PinvPout 介质进、出储热系统边界时的密度，单位为千克每立方米（kg/m"）； Q in vQout 介质进、出储热系统边界时的体积流量，单位为立方米每时（m"/h）； himha 介质进、出储热系统边界时的比，单位为千焦每于克（kl/kg）
储热系统充热量由有效充热时段内的充热功率对时间求积分，按公式（8)计算
储热系统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熔，按公式（9)计算。
式中： disch 储热系统放热功率，单位为兆瓦（MW）； OinPaut 介质进、出储热系统边界时的密度，单位为千克每立方米（kg/m"）； qinq out 介质进、出储热系统边界时的体积流量，单位为立方米每时（m3/h）： hin、hout 介质进、出储热系统边界时的比恰，单位为千焦每千克（kJl/kg）。
式中： Φdisch 储热系统放热功率，单位为兆瓦（MW）； PinvPaut 介质进、出储热系统边界时的密度，单位为千克每立方米（kg/m"）； qinq out 介质进、出储热系统边界时的体积流量，单位为立方米每时（m"/h）； hin、hout 介质进、出储热系统边界时的比熔，单位为干焦每干克（kJ/kg）。
《热量由放热时段内的放热功率对时间求积分得！
式中： Qdisch一 放热量，单位为兆焦（MJ）； Φdisch一一储热系统放热功率，单位为兆瓦（MW）； 时间，积分区间为放热过程对应的时间区间，单位为秒（s）。 注：对于直接储热系统，测试充热量对进入储热系统和进入换热系统介质流量分别计量；对间接储热系统，直接 量储热系统的介质流量，
Qdich一放热量，单位为兆焦（MJ）； Φdisch储热系统放热功率，单位为兆瓦（MW）； 时间，积分区间为放热过程对应的时间区间，单位为秒（s）。 注：对于直接储热系统，测试充热量对进入储热系统和进入换热系统介质流量分别计量；对间接储热系统，直接 量储热系统的介质流量
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6.2.1采集评价周期内介质进、出储热系统边界时的温度、流量、比熔、有效充热时间、有效放热时间等 参数、数据，分别计算得出评价周期内的最大、最小充热功率，典型充热过程的充热量，以及最大、最小放 热功率，典型放热过程的放热量等指标的实际值，记录环境温度、风速。 6.2.2测试期间数据选取应确保在系统正常运行允许偏差范围内，数据修正应符合设备出力进出口参 数要求，单项指标多次测试记录表见附录D北京地铁16号线工程肖家河站～西苑站区间降水工程降水人工探孔专项施工方案，采用的测点及数据处理应符合附录E的要求。 6.2.3将各指标实际值折算成设计环境条件下的数值，记录各指标的设计值、实际值、历史值，记录表 格见附录C 6.2.4采用目标评价法和历史数据评价法分别对充放热性能指标进行评价，按公式（5）、公式（6）计算 分别储热系统充放热性能指标达标率
7.1.1储热系统平均温降
7.1.1.1储热系统平均温降可用测温法由运行数据计算得出，也可采用放热法进行充、放热试验测量后
.1.1.1储热系统平均温降可用测温法由运个 出C匝道扶壁式挡墙施工方案，通可采用放数法进行充、放热试验测革后 计算得出
测温法 选取充热达到设计温度或最高运行温度，且不进行放热期间的运行数据，采用储罐上各温度测点数 值，每间隔12h分别计算出冷罐、热罐的质量加权平均温度，记录储罐液位及外壁与环境温度的差值 通过折算得出储热系统平均温降
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