太阳能热发电的显热蓄热技术进展

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1、太阳能热发电的显热蓄热技术进展汉京晓I杨勇平，侯宏娟(华北电力火学能源动力与机械工程学院，北京102206)摘要：介绍了太阳能热发电显热蓄热的3种技术：单一流体蓄热，直接接触蓄热和间接接触蓄热，单一流体格热.主耍有导热油、熔融盐和蒸汽3种选择.直接接触袼热，使用廉价材料作为袼热介质，节约了成本，间接接触袼热使模块化安装成为可能，进一步克服了直接接触袼热的缺点，为袼热技术发展提供了便利.关键词：太阳能：热发电：蓄热；显热文章编号:1671-5292(2014)07-0901-05阑内蓄热和放热％热化学蓄热方式利用热能催化化学反应，一般

2、通过制氢的方式来稃储能量。考虑到成本、技术难度以及传统火力发电厂的设备类型，采用直接显热萏热技术最为简易，不同热发电方式的运行温度不同，蓄热系统选用的工质和蓄热器形式也不同，若要准确地设计建造足够容景的蓄热设备，就要掌握蒂热器内蓄热、放热过程的特性，木文在对常见的3种S热蓄热技术进行介绍的S础上，着重对间接接触蓄热方式的研究成果及发展方向进行讨论£1单一流体蓄热双罐蓄热是常见的单一流体蓄热形式，工作流体既能在集热场屮充当换热流体吸收热S，又能在蓄热罐屮充当蓄热介质.如阁1所示的太阳能热电站中有两个蓄热罐，分别为冷罐和热罐

3、51.阁1

4、双罐蓄热原理阁Fig.1Schematicofdual-tankthermalenergystorage中图分类号：TK512；TK513.5文献标志码：ADOI:10.1394l/j.cnki.21-1469/tk.2014.07.0010引言在石油、煤炭等资源储S日益枯竭的背景下，太阳能热发电技术正受到越来越多的重视'近年来，以美国、西班牙为代表的发达国家大力建设大容量050MW)的太阳能电站，由于太阳能资源存在不稳定性和间歇性，因此达到稳定的电力输出是太阳能热发电领域的一个重要问题。太阳能热发电分为独立运行和联合运行两大类。前

5、者以太阳能作为唯一的能量来源：后者是以太阳能和化石燃料联合发电，一个独立运行的太阳能热电站，如果没有莕热装迟，只能在有足够日照强度的怙况下发屯.当H照强度较高时，超出发电负荷的电量乂得不到利用而白白地浪费t在独立运行的太阳能热发电站没置蓄热(TES)装置.可以平稳电力输出、延长太阳能电站没备的使用时间.联合发电电站没置蓄热装置，还可以提髙太阳能的利用率。例如，某太阳能-火力联合电站在无蓄热的情况下，太阳能系统一般只能承担总负荷的13%〜25%121，而一个有蓄热装置的槽式太阳能电站，以存储6h满负荷界fi计算，则可以承担总负荷的40

6、%,31.收稿曰期:2014-01-07.棊金项H:国家163’项目(20I2AA050604):国家自然科学棊金资助项肖(No.51206049)作者简介：汉京晓d987-),男.时士研宂生.研宂方向为太阳能番热技术.E-niailxsphjx@126.com常见的蓄热方式有显热蓄热、潜热蓄热和热化学蓄热

7、41(显热蓄热方式一般是通过流体和蓄热材料的单纯显热交换來实现(该方式包栝单一流体蓄热、多种介质直接蓄热和间接蓄热，潜热蓄热方式通过相变材料的相变，在一定的温度范在集热场的光热转换过程中，阳光经定円镜反射到集热器上，低温的换热流

8、体在集热器中被加热到萵温，然后被送入到热罐中蓄存起来：在发电机组的发电过程中，可以利用换热器放fli热景，换热流体温度降低后被送入冷罐中蓄存起来.阳光充足吋由泵送回集热场中加热，早期的双罐系统，采用导热油作为换热和蓄热介质，常用的导热汕主要成分是联苯和联二苯氧化物的共溶混合物［61.1984〜1991年.以色列Luz公司在美国加州建成了9座槽式电站，总装机容量为354MW(该电站即采用丫双罐蓄热系统.利用导热汕显热蓄热，电站运行吋，冷罐蓄存的导热油温度为240°C，热罐蓄存温度为307°C.其屮，SEGSI电站发电能力为13.8MW

9、，蓄热罐蓄热能力为120MWh，能够满足满负荷发电3h，研宄发现.对于大容量热发电站，如果蓄热容量塯大.投资成本将急剧提高，在SEGS电站中，导热油成本占总投资的42%m.若要降低投资，就应考虑采用低成本的蓄热流体t在电站屮使用熔融盐为蓄热体就是一种不错的选择吒最常见的是二元硝酸盐(如NaNCb和KNCb的混合物〉，其凝固点可低至220°C;包含NaNCh、NaNCb和KNO3的三元硝酸盐混合物凝同点为120°C，包含Ca(NO3)2、NaNO3和KNO3的三元硝酸盐混合物凝固点为130°C.1995年，SolarTwo采用二元硝酸

10、盐(60%的NaNO3和40%的KNO3)作为蓄热介质.冷罐温度为290°C，热罐莕热温度为565°C，蓄热罐能够莕热105MWh，大约可以用于满负荷发电3h。这个成熟的技术后來又被应用到丙班牙塞维利亚附近的Gemasolar电站，建