【《太阳能热发电与储能技术研究的国内外文献综述》2400字】

太阳能热发电与储能技术研究的国内外文献综述在太阳能热发电领域中，储热技术可以实现热量高效存储及利用，低电力输出的波动，减少资源浪费，提高能量利用效率。高效太阳能热发电系统国内外研究现状及分析在可再生能源中，太阳能的开发利用前景广阔[6]，相比较目前的光伏发电技术，利用太阳能的热能发电系统因为具有诸多有点，比如设备对环境的污染较小、强大的负荷调节能力、可以实现热电冷联产以及对输电网络的影响较小等，在全球范围内受到强烈关注[7]。为提高太阳能热发电的效率，全球范围内的科研人员进行了大量的实验研究分析。张清峰等[8]通过提高蒸汽动力循环的参数的方式，将汽轮机入口蒸汽参数从390℃提高至535℃，系统的热发电效率提高了将近10%；王军亮等[9]采用了工作温度更高的储释热设计，并且将动力循环进行联合，对塔式结构的太阳能双储联合发电技术进行研究，最终得出结论：系统的峰值发电效率能够达到20.5%，年平均效率达到了13.37%，该系统的流程示意图如图1-3所示。金红光等[10]研究的太阳能热发电系统是将卡林那循环和太阳能燃气轮机进行联合，该系统的工作原理图如图1-4所示，其热发电效率能够达到27%，相比于之前的将太阳能燃气轮机和蒸汽循环进行联合的热发电系统，其效率有一定提高；侯宏娟等[11]采用的是将天然气和燃煤等不可再生能源进行耦合的热发电技术路线，主要研究了将太阳能和燃煤机组进行联合来发电的热发电系统，闫鹏等[12]主要对太阳能和燃气循环进行联合的热发电系统的经济性和优点进行了研究。图1-3塔式结构太阳能双储联合发电流程图[9]图1-4太阳能燃气轮机与卡林那循环联合的热发电系统原理图[10]太阳能储热技术国内外研究现状及分析太阳能热力发电系统的诸多关键技术中就包括了太阳能储热技术，其原理主要是利用储热介质改变物态时的潜热、显热以及化学反应热进行热量的储存和释放[13,14]。太阳能储热技术可以依据储存热量的形式，可以分为三种形式，分别是显热储热、潜热储热和化学反应热储热。表1-1展示了以上三种储热方式的比较和相关特点。表11三种储热方式特点储热方式储能密度存储时间储能稳定性系统成本装备维护性显热储热低短好低简单潜热储热高短一般高复杂化学反应储热高长一般较高复杂(1)显热储热技术显热储热的技术相对比较成熟、工作原理较简单、建设成本较低，因而最早被得到实践应用，目前也被广泛应用于光热发电储热系统[1]。张钧等人[15]发现液态的显热储热材料熔融盐的比热容高并且成本低廉，应用比较广泛。马重芳等人[16]发现在太阳能热发电站中利用高温熔融盐介质作为储能介质具有较大的优势。刘强[17]通过实验研究发现了离子性液体，该液体可在700K以下的条件下充当传热和储热介质，其应用范围较广，但是目前成本较高,尚未有实际的工程应用。吴玉庭等人[18]对比了多种氯化盐物质的物理特性，最终发现当MgCl、NaCl和KCl以质量比为2:7:1的比例混合时，其出储热性能较好，同时成本较低，是一种较为适合的储热介质。丁柳柳等人[19]通过对熔融盐物质进行实验分析，提出在未来太阳能热发电储热系统的储热材料可能会是高性能的混合熔盐。(2)潜热储热技术潜热储热技术主要是利用物质相变时的吸放热来实现存储能量，该方式具有存储能量密度高、能量释放时温度变化小等优点[1]。Herrmann[20]采用KNO3,、KNO3/KCL和NaNO3作为储热材料，并且和换热器串联使用，发现在串联时，系统的热利用系数相对而言比较高；Pilkington[21]通过实验发现储热介质、传热介质以及换热器的性能对储热系统的的性能有较大的影响。Hadjieva等人[22]制备硝酸盐和金属铝的复合材料，该材料在回收化工生产的高温余热上有较好的应用前景。(3)化学反应储热技术化学反应储热技术是利用物质的化学键断裂或重组时产生或消耗能量来实现实现储释热[23]。化学反应储热的储能密度比较大，并且储能的温度范围比较高，可以适应比较多的工况条件。Luzzi和Lovegrove[24]把Ni-MgH2/Mg物质作为储热介质，并且设置了相关的蒸汽发生装置，该系统的储热效率达到了90%。对国内外研究现状的简析在本文中采用的是潜热储热系统进行热量存储。从前人研究可以看出，目前太阳能热发电系统的储热系统还无法有效地让能量自适应高效稳定输出。而气体混合器能在稳态和非稳态条件下进行能量稳定输出，可以解决动态条件下储释热系统能量高效稳定输出这一关键技术问题。参考文献[1] 张晨.中低温槽式太阳能热发电储热系统关键技术研究[D].华北电力大学(北京),2018.[2] 杜中玲.太阳能中高温热利用及其储热技术的应用研究[D].东南大学,2015.[3] 叶锋.储热技术：提升热能综合利用效率[N].中国科学报,2013-05-15(007).[4] 姜峰.陶瓷耦合中高温相变储热材料的制备、储热与强化传热研究[D].北京科技大学,2020.[5] 崔荣国,郭娟,程立海,张迎新,刘伟.全球清洁能源发展现状与趋势分析[J/OL].地球学报:11130]./kcms/detail/11.3474.P.20201012.1542.002.html.[6] 李建锋,吕俊复,徐宁.高效太阳能热发电系统性能分析[J].工程热物理学报,2020,41(06):1308-1317.[7] 郑建涛,徐越,许世森.太阳能-燃气联合循环发电技术[J].热力发电,2014,43(08):24-28.[8] 袁建丽,韩巍,金红光,张清峰.新型塔式太阳能热发电系统集成研究[J].中国电机工程学报,2010,30(29):115-121.[9] 宋祺鹏,盛万兴,王军亮,王金宇,杨亮,孙海翔.塔式太阳能双储联合发电技术[J].热力发电,2014,43(07):10-14.[10] 彭烁,洪慧,金红光.太阳能燃气轮机与卡林那循环联合的热发电系统[J].工程热物理学报,2012,33(11):1831-1835.[11] 杨勇平,崔映红,侯宏娟,郭喜燕,杨志平.太阳能辅助燃煤一体化热发电系统研究与经济性分析[J].中国科学(E辑:技术科学),2009,39(04):673-679.[12] 闫鹏.太阳能——燃气联合循环发电优势及经济性探讨[J].电力勘测设计,2012(03):52-55.[13] 崔海亭,杨锋.蓄热技术及其应用[M],北京：北京工业出版社,2004.8[14] 黄素逸,黄树红,等.太阳能热发电原理及技术[M],北京,中国电力出版社,2012.8[15] 田增华,张钧.槽式太阳能热发电双罐式熔融盐间接储热系统设计研究[J].太阳能,2012(22):54-60.[16] 吴玉庭,张丽娜,马重芳.太阳能热发电高温蓄热技术[J].太阳能,2007(03):23-25.[17] 刘强.包裹相变材料的蓄热氧化铝基复相蜂窝陶瓷的研究[D].武汉理工大学,2010.[18] 孙李平,吴玉庭,马重芳.太阳能高温蓄热熔融盐优选的实验研究[J].太阳能学报,2008,29(09):1092-1095.[19] 廖文俊,丁柳柳.熔融盐蓄热技术及其在太阳热发电中的应用[J].装备机械,2013(03):55-59.[20] HerrmannUlf,KearneyDavidW..SurveyofThermalEnergyStorageforParabolicTroughPowerPlants[J].JournalofSola