太阳能光热发电几种创新型储热技术简述
太阳能光热发电技术特点及应用前景
21%
23%
31%
20%
系统年平均效率
10%-15%
10%-16%
16%-18%
9%-11%
适宜规模（MW）
30–200
30–400
0.005–0.5
30-150
用地（Ha/MW）
2.5–3
2–2.5
2
2.5–3.5
水耗（m3/MWh）
水冷 3.03 空冷 0.30
水冷 1.89-2.84 空冷 0.34
区。从所采用的发电技术来看，槽式和塔式分别占49.2%和42.5%，塔式系统的应用
比例有所提高。
混合, 7.0% 其它, 0.6% 塔式, 4.5%
混合, 7.0%
菲涅耳式, 1.3%
槽式, 87.9%
塔式, 42.5%
槽式, 49.2%
已运行光热发电站中不同技术形式的应用比例
在建光热发电站中不同技术形式的应用比例 18
65%。因此，相对经济的储热技术是光热发电与光伏发电等其它可再生能源发电竞争 的一个关键要素。利用长时间储热系统，光热发电可以更好的满足系统负荷需求。
美国加州50MWCSP/50MWPV实测
带储热装置的槽式热发电系统
10
2.具有电网友好性
不同于其他波动电源，是一种电网友好型电源。 带有储热和补燃装置的太阳能热发电站可提高电网的灵活性，提高电
光热发电的规模化发展不仅能够作为调峰电源，为风电等间歇性电源提供辅助服务， 而且随着未来技术的优化提升，大型光热电站完全有可能承担电力系统基础负荷。
13
（五）光热发电经济成本
初始投资。根据电站规模、储热系统规模、光照条件、土地和人工费用的不同，电站 造价不同。一般来说，碟式光热电站单位造价最高，约为塔式光热电站的两倍；槽式 光热电站单位造价略低于塔式光热电站，略高于菲涅尔式光热电站。
太阳能光热发电技术综述
ｅｏ ｏ ｃｌ ，ｎ ｉ ｎ ｎａ ｙａｄｓｃａ ｙ Ｔ ｅｅ ｒｉｇｔ ｈ ｏｏ ｙｋ ｏ ｎａ ｏ ｃｎ ａｎ ｏａ ｏ ｅ ｃ ｅ ｂｉｇ ｏｅｔ ｃ ｎ ｍｉ ｌ ｅｖｒ ｍｅｔｌ ｎ ｏｉｌ ． ｈ ｍｅｇｎ ｃｎ ｌｇ ｎ ｗ ｓｃｎ ｅｔ ｔ ｇｓｌ ｐ ｗ ｒ（ ｓ ） ｒ ｓｈ ｐ ａｙ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒｉ ｒ ｎ ｏ
源。
大 对 能 源供 应 安全 问题 的 忧虑 。我 们 能够 而 且 改 变 目前 的能 源利 用 方 式 ， 而这 将 需 要 能源 革 命 和 低 碳 能源 技 术发 挥 关 键 作用 。太 阳 能 聚光 光 热 发
光 热 发 电 （Ｓ ）的一 个基 本 原理 是 ：光热 发 ＣＰ 电装 置 将 太 阳 能聚 集 起 来 ，加 热 工 质 ，热 先 通 过
ＤＧ索 ＵＩｌ。 Ｏ ＦＧ Ｒ揍 １ ＮＡ 粉Ｅ Ｎ Ｂ ９ 讹 Ｎ Ｔ Ｉ
陶仕梅
刘 涛 赵 志强
（ 东汽投资发展有限公 司 ，ｌ ｌ ￣Ｊ 德阳 ，６１ ０ ０ ｌＩ ８０）
摘 要 ：从经济、环境和社会角度来看，目前的能源供应和使用趋势明显不是可持续的。太阳能聚光光热发 电 （ Ｓ ） Ｃ Ｐ
ｈ ｌｓ ｃ ｒｍｉ ｒ ｏ ｎｒ ｓ ｉ ｌ ｔ ｏ ｎｈｎ ． ｏ ｃｎｒ ｉｇｓｌ ｏ ｅ （ ｓ ） ａ ｒｖｄ ｗ—ａｂ ｎ ｎ ｎｗａｌ ｏｄ ｈ ｏ ｓ ｆ ｕ ｔｅ ｔ ｐｅ ｙ ｆｕ ｓｉｅ Ｃ ｎ ｅｔ ｔ ｏａ ｐ ｗ ｒ ｃ ｐ ｃｎｐｏ ｉｅｌ ｃｒｏ ｄｒ ｅ ｂｅ ｍｕ ｐ ｅｏｃ ｉ ｗｈ ｎ ｓ ａｎ ｒ ｏ ａ ｅ
发 电 的 实 用性 。
关键 词 ：太阳能光热发电；槽式系统；塔式系统；碟式系统；线型反射菲涅尔
太阳能光热发电系统的热能储存与释放
太阳能光热发电系统的热能储存与释放
太阳能光热发电系统是一种利用太阳能将光能转换为热能，再将热
能转换为电能的新能源系统。
在太阳能光热发电系统中，热能的储存
与释放是至关重要的环节，它直接影响到系统的稳定运行和持续发电
能力。
一、热能储存技术
1.相变储热材料技术
相变储热材料是一种可以在储热与释放过程中完成相变的材料，其
在储热时吸收大量热量，释放热时则释放相同数量的热量，能够实现
高效的能量转换。
常见的相变储热材料包括蓄热蠕变材料、蓄热蜡等。
2.水储热技术
水是一种廉价易得的储热介质，其热容量较大，在光热发电系统中
广泛应用。
通过将水加热至高温后进行储存，再通过传热系统释放热能，可以实现热能的高效储存与释放。
二、热能释放技术
1.热能转换
热能转换是将储存的热能通过传热系统转换为电能的过程，常用的
转换方式包括蒸汽轮机发电、燃气轮机发电等，可以高效地实现热能
的利用。
2.热能回收
热能回收是将光热发电系统产生的余热进行回收利用的技术，通过余热交换器等设备将余热回收到燃气轮机等系统中，提高系统的能量利用率，减少能源浪费。
综上所述，太阳能光热发电系统的热能储存与释放技术是保障系统高效运行的关键环节。
研究和应用先进的热能储存与释放技术，不仅可以提高系统的能源利用效率，还可以降低系统运行成本，推动太阳能光热发电技术的发展和应用。
随着技术的不断进步，相信太阳能光热发电系统将在未来发挥更为重要的作用，为人类的能源问题提供可持续解决方案。
光热发电储能技术及系统分析
应用能源技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
doi： 10． 3969 / j． issn． 1009 － 3230． 2019． 07． 0015
2019 年第 7 期（ 总第 259 期）
光热发电储能技术及系统分析
岳 松，李 明
（ 湖北省电力勘测设计院有限公司，武汉 430040）
摘 要： 介绍了储能材料、储能技术以及储能技术在太阳能热发电中的应用，分析了熔盐储 能技术应用在光热发电领域的优势。通过对槽式和塔式光热电站的储能容量进行分析，得出结 论： 对相同储热容量而言，槽式光热电站的熔盐使用量远远大于塔式光热电站，其熔盐储热成本 是塔式电站的 3 倍。
太阳能光热利用收到光照、气候、季节、地域
收稿日期： 2019 － 04 － 18 修订日期： 2019 － 05 － 19 作者简介： 岳 松（ 1989 － ） ，男，工程师，硕士研究生，从事
太阳能光热技术，储热技术的设计工作。
等因素的共同影响，制约了太阳能热发电的连续 性和稳定性。解决太阳能热发电的持续可供性是 实现大规模应用、提高效率和降低成本的关键所 在。有效克服光热发电技术波动性特点的方法是 采用储热技术。储热技术是在日光充足的条件下 将热能储存起来，在日光辐射不足或者在夜间时 释放出来生产蒸汽发电。电力需求不足时将热能 存储起来，在电力需求峰值的时候发电用来满足 电力需求，实现电网的削峰填谷的作用。
关键词： 太阳能光热发电； 储能技术； 熔盐 中图分类号： TM615. 2 文献标志码： B 文章编号： 1009 － 3230（ 2019） 07 － 0054 － 03
Solar Thermal Power Energy Storage Technology and System Analysis
太阳能热发电三种模式介绍
太阳能热发电三种形式介绍太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。
作为太阳能大规模发电的重要方式，太阳能热发电具有一系列明显优点，首先，其全生命周期的碳排放量非常低，根据国外研究仅有18g/kWh。
另外，该技术在现有太阳能发电技术中成本最低，更易于迅速实现大规模产业化。
此外，太阳能热发电还具有非常强的与现有火电站及电网系统的相容性优势。
目前，太阳能热发电正成为世界范围内可再生能源领域的投资热点。
翻开世界太阳能热发电版图可以发现，目前太阳能热发电站遍布美国，西班牙，德国，法国，阿联酋，印度，埃及，摩洛哥，阿尔及利亚，澳大利亚等国家。
太阳能热发电技术已经进入快速发展时期。
太阳能热发电在全球的发展热潮中，中国业界也不甘落后。
2009年10月，“中国太阳能光热产业技术创新战略联盟”成立，该联盟计划在“十二五”期间，争取在中国西部建设1000兆瓦级规模的太阳能热发电站。
2009年12月，中国科学院电工研究所作为第一承担单位的国家重点基础研究计划“高效规模化太阳能热发电的基础研究”项目正式启动。
相信在之后的时间里，光热产业将获得一个爆发式的发展。
政府的支持必将对国内的太阳能热利用发展起到推波助澜的作用。
由此，国内太阳能热利用企业也将获得发展良机，可以预计，未来光热发电市场必将成为实力企业必争之地。
槽式太阳能热发电全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。
塔式太阳能热发电1973年，世界性石油危机的爆发刺激了人们对太阳能技术的研究与开发。
相对于太阳能电池的价格昂贵、效率较低，太阳能热发电的效率较高、技术比较成熟。
许多工业发达国家，都将太阳能热发电技术作为国家研究开发的重点。
由于单位容量投资过大，且降低造价十分困难，因此太阳能热发电站的建设逐渐冷落下来。
但对塔式太阳能热发电的研究开发并未完全中止。
太阳能热发电技术之储热
太阳能热发电技术之储热储热系统是光热发电厂中最重要的一个组成部分，可提高系统可靠性、持续可供性和降低成本。
储热系统按热的形式可分为三类：显热储热、相变储热和化学储热。
显热储热利用物质本身在温度的升高或降低过程中进行热量的储存和释放。
显热储热通过物质间相互直接接触进行热交换，过程相对较为简单可行。
在储热工业中显热储热技术相对成熟。
液体显热储热材料：熔融盐、合成油、水等。
固体显热储热材料：铸钢、岩石、石灰石、石英砂、陶瓷、混凝土等。
这些物质都可作为不同温度范围和不同应用中的显热储热介质。
由于显热储热材料是依靠储热材料本身的温度变化来进行热量贮存的，放热过程不能恒温，储热密度小，造成储热设备的体积庞大，储热效率不高，而且与周围环境存在温差会造成热量损失，热量不能长期储存，不适合长时间、大容量储热，限制了显热储热材料的进一步发展。
相变储热利用材料在温度变化过程中发生相变过程中的可逆反应来储存与释放能量。
其英文全称为Phase Change Materials, 简称PCM。
具体相变过程为：当环境温度高于相变温度时，材料吸收并储存热量，以降低环境温度；当环境温度低于相变温度时，材料释放储存的能量，以提高环境的温度。
常见的相变过程有固-液、固-固、固-气、液-气这四种，并以前两种研究较多。
固-固定形相变材料主要是通过晶体有序-无序结构转变，进行可逆储热和释能，由于它在相变过程中不生成液体或气体。
具有体积变化小、无过冷、无相分离、无腐蚀、传热性较好、性能稳定且寿命长等优点，是一种理想的储热材料固-液相变材料主要包括水和盐、无机盐、金属或合金、部分有机物等，缺点是容易出现过冷和相分离现象。
过冷：物质冷凝到冷凝点时并不结晶，必须到冷凝点温度以下才结晶，致使相交温度发生波动。
相分离：多次反复的相变过程中，常常发生盐水分离，有部分盐类不溶于结晶水而沉于底部，不再与结晶水结合形成分层现象，导致储热能力大幅度下降，缩短了使用周期。
关于太阳能光热发电熔融盐储热技术的分析
关于太阳能光热发电熔融盐储热技术的分析关于太阳能光热发电熔融盐储热技术的分析选题说明目前来看，作为集中发电用途，光热发电较光伏发电有着成本低、工作稳定、电网设施要求低的优势。
同时，光热发电有槽式聚光、塔式聚光和太阳池等多种形式，各地可以因地制宜，减少工程成本。
因此，目前规模太阳能发电绝大多数都是光热发电形式。
作为新能源，太阳能也有着发电功率易受外界条件影响、发电品质差的缺点。
为了较少电网功率波动，提高新能源竞争力，对大规模储能技术进行探索是非常必要的。
所以本文在这里以光热发电技术为对象分析熔融盐储能技术的优势与不足。
一、两种主要光热发电技术工作原理简介槽式太阳能热发电如图1槽式热发电利用反光镜将太阳光光线聚焦到集热管中，加热管中的盐，一般是硝酸钾、硝酸钠，也有使用导热油传导热的。
反光镜开口可达4米，而集热管直接只有几厘米，所以集热管内温度可以接近400摄氏度，是比较优质的发电热源。
经过熔融盐泵的泵送，高温熔融盐汇集在热盐储存罐中，再输入正起蒸汽发生装置（未画出）产生高温蒸汽，蒸汽推动透平旋转做功后降温后再次循环到蒸汽发生器。
而冷盐则储存的冷盐储存罐中，之后由泵泵送回集热管中加热。
图1 槽式太阳能热发电示意图图2 塔式太阳能热发电示意图塔式太阳能热发电如图2,塔式热发电也是利用反光镜聚集光线产生高温，只是其采用平面镜阵列远距离点聚光方式，聚光效率要低于近距离线聚光；但这种方式产生的温度较高（500摄氏度以上），作为发电热源更为优质，同时也有利于后面要提到的热蓄电。
其发电原理也与槽式相同，通过泵送熔融盐在热盐储存罐、冷盐储存罐以及聚光加热装置中循环，并在换热器中将热量传递给水，水蒸气推动透平发电，也构成一个封闭回路。
槽式热发电不需要高大的塔结构，聚光效率也更高；而塔式热发电无需复杂的管网结构，热量损失较低。
关于三种主要的光热发电数据摘自文献1，如表1。
表1 三种太阳能热发电发电参数发电方式槽式塔式碟式规模/MW 30-320 10-20 5-25温度/摄氏度30-320 565-1049 750-1382年容量因子23-50 20-77 25峰值效率20 232411-16 4-20 12-25年净效率商业化情况可商业化示范试验模型风险低中高上述两种光热发电占了规模太阳能发电量的绝大多数，尤其是槽式热发电，目前其发电成本已经下降至可商业开发的价格，发展前景广阔。
光热发电储能技术及系统分析
光热发电储能技术及系统分析
光热发电（Solar Thermal Electricity，STE）是将太阳能转换为电能的一种技术，它是利用太阳辐射的热量能转换成电能的一种新兴技术，是一种低成本、环境友好的可再生能源技术。
目前，光热发电技术在国内得到广泛应用，主要有热泵发电技术、溴化锂蓄电池发电技术和热电联产技术。
其中，热泵发电技术是一种利用太阳辐射制冷的技术，它将太阳能转换为电能，可以有效地减少能源消耗。
溴化锂蓄电池发电技术是一种采用太阳能给蓄电池充电的技术，它可以将太阳能转换为电能，从而节省能源消耗，减少污染。
热电联产技术是一种利用太阳能发电的技术，它将太阳能转换为电能和热能，可以有效地减少温室气体排放，提高能源利用率。
同时，光热发电技术还可以与储能技术相结合，以满足用户的实时能源需求。
这种储能技术可以将太阳能转换为电能，然后存储在蓄电池中，以便用户在需要时可以使用。
此外，光热发电技术还可以与微网技术相结合，以满足用户的能源需求。
总之，光热发电技术与储能技术相结合，可以有效地提高能源利用率，减少温室气体排放，节约能源消耗，满足用户的实时能源需求。
因此，光热发电技术和储能技术的系统分析是非常重要的，可以为我们提供更加可持续发展的能源服务。
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太阳能光热发电几种创新型
储热技术简述
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
太阳能光热发电几种创新型储热技术
光热电站相比光伏电站的核心优势即在于光热电站可配置储热系统，与传统的火力发电厂一样，生产出电网友好型的可调度电力，满足连续的用电需求。
目前，商业化光热发电项目的储能市场仍然以二元熔盐为工质的熔盐储能技术为主流，但其凝固点过高，易冻堵管道的缺陷也饱受诟病。
2016年下半年接连发生的美国新月沙丘电站熔盐罐熔盐泄露事故以及西班牙Gemasolar光热电站熔盐热罐损毁事故，均造成了熔盐罐维修费用及售电收入方面的巨大损失，熔盐储热系统的安全性、可靠性再次受到行业关注。
那么，有没有一种更先进的储热技术，可替代传统的熔盐储热技术进而成为主流？近年来，创新型储能技术层出不穷，尽管其大多停留在实验室或小型示范阶段，在理论层面已证明了其发展潜力，但其商业化价值仍尚待发掘。
1. 挪威Energy Nest公司新型固态混凝土储能技术
挪威科技公司Energy Nest与德国Heidelberg水泥公司（德国跨国建材公司，全球四大水泥生产商之一）展开合作，耗时五年半研发出一种全新的特殊混凝土HEATCRETE储能技术。
HEATCRETE混凝土经国际权威独立第三方实验室测试，具有高比热容和高热导率的特性。
与之前最为先进的混凝土储能系统相比，HEATCRETE系统的导热系数提高了70%，比热容值提高了15%，这对电站的热力性能和传热介质来说意义重大。
该公司表示，其HEATCRETE混凝土储能系
统能使整个光热电站的成本下降10%，针对熔盐储能系统则能节约60%的成本。
HEATCRETE混凝土储能技术还能应用于风电和生产高温设备的工厂，但光热电站是该公司的主要目标市场。
2. 麻省理工学院新型液态金属储能技术
2014年9月，麻省理工学院的研究人员公开一种新型全液态金属电池储能系统。
该液态金属储能系统内部没有使用任何固体材料制作，全部的储能元件也都采用融化的液体来制作。
该系统造价低廉，且使用寿命较长。
研究团队称该储能系统可使风能和太阳能这些可再生能源具备与传统能源相竞争的能力。
3. 瑞典查尔姆斯大学新型含碳化学液体高效储能
2017年3月，瑞典查尔姆斯理工大学研究者成功验证了以一种含碳化学液体作为介质，来高效存储太阳能的新型储能技术的可行性。
通过这种化学液体，能够实现能量的自由传输以及随时释放。
值得一提的是，该化学液体释放能量时，几乎可以实现能量的零损耗。
研究小组将这个过程叫做“分子式太阳能储热系统”。
目前，此项新技术已成功登上《能源与环境科学》（英国皇家化学院发行的学术期刊）的封面。
图：“分子式太阳能储热系统”模型
4.瑞典SaltX科技公司新型盐结晶储能技术
瑞典SaltX科技公司推出一种新型储能技术，主要利用盐晶体及其溶液在不同温度作用下，发生化学反应来进行储存与释放能量。
可应用于光热发电、太阳能制冷和空调领域，该公司宣称可使能耗及储能成本降低约33%。
该公司成立于2001年，一直致力于可再生能源的发展。
凭借在欧洲绿色能源领域的快速发展，SaltX科技公司于2016年11月荣获BullhoundConnect大奖。
目前，该公司已与美国通用电气、瑞美制造和阿法拉伐等公司建立合作关系，并提供新型储能解决方案。
5.美国新型热化学储能系统
2016年5月，美国俄勒冈州立大学和佛罗里达大学的科研人员合作推出一种新型热化学储能系统，可用于存储和释放太阳能。
相比传统储热设备，美科研人员改进后的储能方案新增一种类似电池的热化学储能系统，其内部的转化过程是基于热能而非电流。
在“充电”期间，碳酸锶在太阳热能作用下，分解成氧化锶和二氧化碳。
当“放电”时，氧化锶和二氧化碳会发生合成，同时释放出储存的热量。
该储能系统的材料易获得、不易燃且绿色环保，使用这些材料合成的化合物运行温度高达1200摄氏度，储热效率比现有储热系统高两倍。
图：新型热化学储能系统原理图
6.澳大利亚Solastor高纯石墨储能技术
Solastor是澳大利亚一家研究太阳能储热发电技术的专业公司，其采用高纯石墨作为吸热和储热材料的塔式热发电技术一直领先于世界，其内置式石墨储能技术在十余个国家获得了知识产权的专利保护。
该储能技术具有低塔、多塔、环保、安全、高容量储能和24小时热能损失低于5%，以及模块化组合等优点。
2014年，江苏润阳储能技术有限公司引进该公司内置式石墨工质塔式光热发电技术，建设我国首个石墨工质塔式光热发电示范项目。
这种以石墨为介质，集吸热、储能、热交换为一体的“三合一”内置式先进技术，填补了我国光热发电领域的又一空白，对在我国开发太阳能塔式光热发电技术具有现实意义。
图：位于江阴的我国首个石墨工质塔式光热发电示范项目
7.阿联酋Masdar理工学院沙子储热技术
2015年12月，阿联酋Masdar理工学院宣布，其研究人员已成功证明沙子可以储存太阳热能用于光热发电，存储温度可达1000℃。
该研究项目名为“Sandstock”，目标是寻求开发一种可持续的低成本的依靠重力给料的太阳能接收器和存储系统，即使用沙子作为传热和储热介质。
沙漠里的沙子是一种潜在的储热材料，其热稳定性和比热容在高温下的特性已经被研究证明。
用廉价的沙子可以降低成本，同时，储热材料工作温度的增加意味着效率提升。
2016年7月，全球首个以沙子作为工质的塔式光热电站在意大利西西里岛正式启动。
该项目的核心技术是一种基于沙子流化床的太阳能蒸汽发生技术，是首个在MW级规模对沙子储热工质进行示范的电站，能够吸收和储存太阳能并将热量转化为电力和其他热能使用。
图：位于意大利的全球首个沙子工质塔式光热电站。