金变储热技术在太阳能热发电系统中的应用分析

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1、专题研讨金属相变储热技术在太阳能热发电系统中的应用分析陈观生，张仁元，李风(广东工业大学材料与能源学院，广东广州510006)●⋯。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。‘。。‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。’。●●●摘要：对聚光类太阳能热发电中的储热技术作了介绍；针对太阳能热发电系统中通常需要：：配备热储存设备以最大程度发挥太阳能热发电系统发电能力的特点，提出了利用熔点温度适宜：：的金属相变材料作为储热介质的观点，并根据已有的研究成果对集吸热、储能与产生蒸汽于一体：-的金属相变储热蒸汽锅炉在聚光类尤其是塔

2、式太阳能热发电系统中应用的可行性进行了理论分·：析和探讨，为下一步的实验工作打下基础。：：关键词：金属；相变；储热；太阳能；热发电：●●●●--------。_-●-●_______--●---●●-------●-●-------●----_●--●---___-●_____●--●--●中图分类号：TK124，TK51文献标识码：A文章编号：1006—8449(2009)02—0008—04O引言随着世界能源消耗的不断增加和石油等不可再生等晚上需要时再释放出来发电，从而提高太阳能及其能源的日益减少，能源短缺已经成为严重影响人们生设备的总体利用率。聚光类太阳能热发电装

3、置中使用活和制约社会发展的重大问题，世界各国都在设法增的储热技术主要涉及以下几个方面的内容。加对可再生能源的开发和利用。在众多的可再生能源1．1热流体中，太阳能资源非常丰富，对太阳能的开发利用，尤热流体(HeatTransferFluids，简称HTF)是太阳能其是太阳能直接发电愈加受到人们的重视。热发电系统中进行热量输送的工作介质。选择合适的在太阳能直接发电技术中，聚光类太阳能热发电热流体，对增加吸收器的吸热效率，提高太阳能热发因具有较高的发电效率，应用前景较好而得到了大量电系统经济性有很大帮助。目前，太阳能热发电系统的研究。下面先就聚光类太阳能热发电及储热技术作常用

4、热流体可以分为气体、水或水蒸汽、导热油和熔一简单介绍。盐等四类。1．1．1气体1聚光类太阳能热发电及储热技术对于小型独立碟式一斯特林热发电系统来说，为聚光类太阳能热发电是通过聚光器把太阳辐射集了进一步发挥其结构紧凑、体积小的优势，通常采用气中到一个小的面积内获得高温，以产生高温高压的蒸体作为HTF。早期碟式系统使用空气，现代多使用氦汽或热空气，推动汽轮机或斯特林机而发电。聚光类气或氢气。气体用于载热的优点是高温高压气体可以太阳能热发电技术的主要实现方式有槽式、塔式及碟直接推动斯特林发动机，而不用再设换热装置，且粘度极低，流动阻力小；使用惰性气体时，其化学性能稳定，式3种

5、，发电总效率均在28％左右，低于火电的效率。也不会对设备有腐蚀；另外，气体也是一种安全无毒的为克服太阳能热发电中由于天气变化造成的间歇HTF。性，实现全天候连续供电，最大程度发挥太阳能热发电和其它HTF相比，气体的显著缺点是比热容小。系统的发电能力、降低发电成本，聚光类太阳能热发电常温干空气的比热容只有1．013kJ／(kg·K)，高温状态装置中一般都会配备储热系统及辅助热源系统。其中下也只有1．139kJ／(kg·K)。当大容量太阳能热电站使储热系统把白天太阳辐射强时多余的热量储存起来，8l总No第．2／2：00期9第，。卷专题研讨用空气作为HTF时，气体循环量非常大

6、，这将增大设地扩展了应用范围。离子液体具有蒸汽压近似等于零、备体积，并且热损失也将加大，所以大型塔式系统和槽不挥发、不易燃易爆、不易氧化、热导率及热容高、无污式系统很少使用气体作为HTF。染等优点，非常适合作为太阳能热电站的热流体和储1．1．2水或水蒸气热材料。但是，离子液体的分解温度低是最大的难题。在大型太阳能热发电系统中，发电装置通常以高热流体和储热介质的发展随同太阳能热发电一起压蒸汽推动汽轮机发电，所以当使用水蒸气作为HTF经历了一个比较长的探索过程。目前在太阳能热发电时，可以省去中间的换热环节。该技术在欧洲一直都系统中得到商业化应用的几种主要的热流体和储热介是研

7、究的热点，并且前景看好。质的性能特征见表1。1。1．3导热油表1常用热流体和储热介质导热油，又称有机热载体或热介质油，是有机类HTF的统称。根据油品的化学成分及其来源，导热油通常被分为矿物类和合成类两大类别。受其化学和物理性质限制，矿物类导热油只能在液相条件下作为传热介质使用，不可以使用在300％以上的加热系统和0clC以下的冷却系统。合成导热油的组分可以根据其热稳定性及物性等条件人为加以选择，故该类导热油有多种不同用途的油品，可以满足工业换热中对HTF的不同需求。上世纪80～90年代，美国LUZ公司的槽式太阳能热发电站1．2储热方法及介