- 作者：張佩茹
- 來源：規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)
- 發(fā)布時(shí)間：2021-10-25
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近日，在新疆哈密市伊吾縣淖毛湖鎮(zhèn)戈壁上的光熱工業(yè)園區(qū)內(nèi)，由中國(guó)能建西北院參股投資并總承包建設(shè)的哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站正式進(jìn)入并網(wǎng)發(fā)電期。1萬(wàn)余面五邊形"巨蜥式"定日鏡將太陽(yáng)光反射、聚集到集熱塔頂部，每年可輸出1.98億度清潔電力。
從廣袤無(wú)垠的撒哈拉沙漠，到海拔近3000米的青藏高原腹地，再到新疆荒涼的戈壁，如今，在這些全世界日照資源最豐富的的地區(qū)，太陽(yáng)正以一種新的形式——光熱發(fā)電在荒漠中迸發(fā)能量，書寫著人類逐日的新篇章。
在這些蕩氣回腸的篇章里，皆有西北院濃墨重彩的一筆。西北院深耕光熱發(fā)電十余載，在塔式、槽式、線性菲涅爾等光熱項(xiàng)目上取得了耀眼的成績(jī)，成為國(guó)內(nèi)唯一同時(shí)擁有光熱科研示范項(xiàng)目、商業(yè)運(yùn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)企業(yè)。而在西北院一步步"征服"光熱發(fā)電的道路上，有這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)，他們叩石墾壤，精誠(chéng)鉆研；他們不怕"燙手山芋"，敢啃"硬骨頭"；他們爭(zhēng)分奪秒，攻堅(jiān)技術(shù)難題；他們?yōu)楣こ痰陌踩€(wěn)固保駕護(hù)航，為項(xiàng)目的推進(jìn)掃清障礙；他們參與制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步……他們，便是西北院光熱發(fā)電項(xiàng)目土建攻關(guān)組。
破局——攻堅(jiān)克難勇做先耕行者
西北院2007年便涉足光熱發(fā)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)，是國(guó)內(nèi)最早開展光熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)的電力設(shè)計(jì)企業(yè)之一。彼時(shí)，光熱發(fā)電方興未艾，國(guó)內(nèi)外投入應(yīng)用的光熱電站數(shù)量不多，且技術(shù)保密，許多光熱發(fā)電特殊結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)尚無(wú)規(guī)范規(guī)程可依，可借鑒的經(jīng)驗(yàn)少之又少，這些都給西北院團(tuán)隊(duì)帶來了極大挑戰(zhàn)。
面對(duì)這樣的情況，西北院土建結(jié)構(gòu)專業(yè)團(tuán)隊(duì)迅速成立技術(shù)攻關(guān)小組，由李紅星副總工程師擔(dān)任團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，與土建結(jié)構(gòu)室主工何邵華共同組成土建光熱攻關(guān)組的"排頭兵"，重點(diǎn)研究存在的新的結(jié)構(gòu)形式和新的技術(shù)難點(diǎn)，在項(xiàng)目推進(jìn)過程中與時(shí)間賽跑，攻克技術(shù)難點(diǎn)問題，并將成果應(yīng)用到實(shí)際工程中。
摩洛哥努奧塔式光熱電站是目前世界上單機(jī)容量最大的電站，其中作為動(dòng)力之源的吸熱塔的設(shè)計(jì)是整個(gè)項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。
"單機(jī)容量最大，吸熱塔最高，努奧三期項(xiàng)目創(chuàng)下兩項(xiàng)世界之最的同時(shí)，也意味著我們面臨著前所未有的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)！"李紅星副總工程師介紹。
本工程吸熱塔高243米，底部直徑23米，是典型的高柔細(xì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝要求，在吸熱塔頂部要布置各類大型設(shè)備，塔頂荷載重達(dá)3000噸，且吸熱塔結(jié)構(gòu)外形有突變，這些特征都決定了它與其它高聳結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別。而當(dāng)時(shí)在國(guó)際范圍內(nèi)尚未有相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范來指導(dǎo)設(shè)計(jì)。這給西北院在吸熱塔的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上帶來很大挑戰(zhàn)，其抗風(fēng)、抗震、消能減振問題亟待研究解決。
李紅星在仔細(xì)評(píng)估項(xiàng)目情況后，帶領(lǐng)攻關(guān)組迅速行動(dòng)，一方面立刻聯(lián)系國(guó)內(nèi)風(fēng)工程方面的學(xué)者，咨詢討教，另一方面深入研究國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范及其背景資料，對(duì)高柔細(xì)吸熱塔結(jié)構(gòu)開展了風(fēng)洞試驗(yàn)研究和有限元數(shù)值模擬分析，最終，經(jīng)過攻關(guān)組的不懈努力，成功地解決了設(shè)計(jì)難題。高243米的吸熱塔穩(wěn)穩(wěn)矗立于撒哈拉滾燙的沙礫中，猶如一塊豐碑，篆刻著西北院人的智慧與勇氣。
此次設(shè)計(jì)難關(guān)的攻克不僅順利解決了吸熱塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)難題，而且為行業(yè)乃至土木工程學(xué)科的發(fā)展也做出了一定貢獻(xiàn)，其研究成果還被納入相關(guān)規(guī)范，成功應(yīng)用于后續(xù)相關(guān)工程實(shí)踐中。
在哈密光熱發(fā)電項(xiàng)目中，高溫熔鹽儲(chǔ)罐基礎(chǔ)和定日鏡基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是最大的技術(shù)難題。高溫熔鹽罐內(nèi)溫度在580℃左右，并且熔鹽的密度較大，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需兼顧保溫隔熱和承載力要求。針對(duì)這一情況，西北院土建攻關(guān)組開展了大量的研究工作，最終選擇以散粒體陶粒土作為熔鹽罐基礎(chǔ)的保溫隔熱材料，引入環(huán)形鋼板外箍以滿足承載力的要求。工程實(shí)踐表明，該基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案不僅經(jīng)濟(jì)合理，而且施工方便。
定日鏡具有面積大，自重輕、數(shù)量多的特點(diǎn)，對(duì)于安裝精度要求極高，針對(duì)這些特點(diǎn)，西北院土建攻關(guān)組設(shè)計(jì)了樁柱一體的混凝土預(yù)應(yīng)力管樁方案，充分利用預(yù)應(yīng)力管樁承載力高、剛度大的特點(diǎn)，采用栽樁施工方法，不僅施工方便，而且在節(jié)約造價(jià)的同時(shí)也節(jié)省了工期。
而在海西州多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程光熱項(xiàng)目中，作為太陽(yáng)能光熱電站儲(chǔ)換熱區(qū)域主要構(gòu)筑物之一的熔鹽泵支架又為設(shè)計(jì)師帶來了挑戰(zhàn)。項(xiàng)目中熔鹽泵支架需采用懸挑長(zhǎng)度達(dá)到7到10米的長(zhǎng)懸挑結(jié)構(gòu)，西北院土建攻關(guān)組在總結(jié)摩洛哥項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了多項(xiàng)數(shù)值模擬分析與計(jì)算，最終成功將長(zhǎng)懸挑支架應(yīng)用于本項(xiàng)目中，對(duì)結(jié)構(gòu)的布置方案進(jìn)行了較大優(yōu)化和調(diào)整。
在探索光熱發(fā)電項(xiàng)目的過程中，諸如此類特殊構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的技術(shù)困境還遇到過很多次，而每一次，西北院土建攻關(guān)組都沖鋒在前，挑大梁，堪重任，以推動(dòng)行業(yè)技術(shù)發(fā)展為目標(biāo)，攻克技術(shù)難關(guān)，根據(jù)施工條件、施工環(huán)境積極提出應(yīng)對(duì)方案，快速響應(yīng)，不僅為西北院光熱項(xiàng)目的推進(jìn)掃清障礙，同時(shí)也勇敢的走在技術(shù)探索前沿，披荊斬棘，為光熱發(fā)電行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)應(yīng)有之力。
合作——協(xié)同設(shè)計(jì)鑄就精品工程
在項(xiàng)目推進(jìn)過程中，設(shè)計(jì)單位之間、各專業(yè)之間如何良好協(xié)同設(shè)計(jì)成為制約工程設(shè)計(jì)質(zhì)量、工作效率的關(guān)鍵所在。
在努奧三期項(xiàng)目中，西北院與國(guó)外公司存在很多設(shè)計(jì)配合工作，而由于中外雙方在文化、理念、設(shè)計(jì)流程上存在較大差異，雙方的磨合問題貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程。在吸熱塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，雙方存在分歧，僵持不下，另一面，現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度壓力極大，于是，西北院土建攻關(guān)組加強(qiáng)了與外方團(tuán)隊(duì)的溝通，李紅星、何邵華、杜吉克等設(shè)計(jì)人員白天不辭勞苦地分析模型、研究規(guī)范、商量方案，工作到深夜一兩點(diǎn)，緊接著，再克服7個(gè)小時(shí)的時(shí)差，與外方團(tuán)隊(duì)開數(shù)個(gè)小時(shí)的視頻會(huì)議溝通。正是在這樣沒日沒夜連軸轉(zhuǎn)的努力下，在與外方團(tuán)隊(duì)不斷的相互碰撞與學(xué)習(xí)中，西北院土建攻關(guān)組充分發(fā)揮了多方協(xié)作效應(yīng)，為精品工程的建造提供了良好的支撐。
此外，西北院土建攻關(guān)組在技術(shù)攻關(guān)過程中還與許多廠家、科研機(jī)構(gòu)和高校進(jìn)行了調(diào)研與合作，并做了大量的文獻(xiàn)收集和研究工作，完成了多項(xiàng)創(chuàng)新型示范項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，為精品工程的打造奠定了良好基礎(chǔ)。
收獲——精誠(chéng)深耕結(jié)出累累碩果
在不斷克服難題的過程中，西北院土建攻關(guān)組完成的多項(xiàng)研究填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)光熱工程領(lǐng)域的空白，為光熱工程施工圖設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件，更提高了我國(guó)塔式光熱電站的技術(shù)和應(yīng)用水平，有助于實(shí)現(xiàn)塔式光熱電站高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，對(duì)國(guó)內(nèi)外光熱電站的有序良性發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。
此外，西北院土建攻關(guān)組不僅承擔(dān)了太陽(yáng)能光熱發(fā)電的多項(xiàng)科研工作，還積極參與了國(guó)家光熱發(fā)電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定，并取得多項(xiàng)成果和獎(jiǎng)項(xiàng)。迄今為止，團(tuán)隊(duì)已申請(qǐng)發(fā)明專利3項(xiàng)，授權(quán)實(shí)用新型專利9項(xiàng)，研究成果被納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《塔式太陽(yáng)能光熱電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《塔式太陽(yáng)能電站吸熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，匯編入著作《塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電站設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)》，為項(xiàng)目審查和設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。其技術(shù)成果率先在國(guó)內(nèi)光熱電站中得到應(yīng)用，并在國(guó)外"一帶一路"多個(gè)工程項(xiàng)目中，得到業(yè)界廣泛認(rèn)可，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。參與的項(xiàng)目共獲得國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)1項(xiàng)，電力行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，電力建設(shè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中能建規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
潮起宜踏浪，風(fēng)正可揚(yáng)帆。西北院土建攻關(guān)組攻堅(jiān)克難，無(wú)懼挑戰(zhàn)的每一個(gè)日與夜也正是西北院所有研發(fā)人員的縮影。在西北院光熱領(lǐng)域碩果累累的背后，是所有西北院研發(fā)人員不忘初心、牢記使命的擔(dān)當(dāng)；是開拓創(chuàng)新、永不停步的信念；更是風(fēng)雨兼程、砥礪前行的精神。放眼未來，在"3060"目標(biāo)的指引下，他們將進(jìn)一步瞄準(zhǔn)太陽(yáng)能光熱技術(shù)前沿，挑戰(zhàn)攻關(guān)重大科研課題，做一往無(wú)前的"拾光者"，為大力發(fā)展光熱發(fā)電事業(yè)再續(xù)新篇章。