sp;  化學反應(yīng)蓄熱是指利用可逆化學反應(yīng)的結(jié)合熱儲存熱能。盡管可逆熱化學反應(yīng)蓄熱雖然具有儲能密度大的特點，但應(yīng)用技術(shù)和工藝太復(fù)雜，存在許多不確定性。
　　1991年，Brown等采用CaO與H2O，進行了小規(guī)模的蓄熱試驗研究，認為系統(tǒng)約束條件苛刻，價格偏貴，但認為氫氧化物與氧化物之間的熱化學反應(yīng)將是化學反應(yīng)蓄熱的潛在對象。
　　1999年澳大利亞國立大學提出了氨化學反應(yīng)蓄熱系統(tǒng)，在熱反應(yīng)器中氨吸熱分解成氫與氮，在氨合成反應(yīng)器中熱量被回收，該蓄熱系統(tǒng)是與碟式CSP進行整合，但理論分析槽式CSP也能保證反應(yīng)的溫度條件。
　　盡管化學反應(yīng)蓄熱的技術(shù)不成熟，但利用太陽能熱化學反應(yīng)循環(huán)制氫便是一種間接蓄能技術(shù)，這方面的應(yīng)用發(fā)展很快。太陽能熱化學反應(yīng)循環(huán)制氫技術(shù)就是利用CSP系統(tǒng)提供的高溫環(huán)境與熱化學反應(yīng)裝置聯(lián)合，采用金屬氧化物作中間物，輸入系統(tǒng)的原料是水，產(chǎn)物是氫和氧，不產(chǎn)生CO和C02。可用于太陽能熱化學反應(yīng)循環(huán)制氫的金屬氧化物有ZnO、FeO、CoO等，反應(yīng)溫度大約1000K，大大低于直接分解水的效率，且效率可以達到30%，是很有潛力的制氫技術(shù)。
　　不管選擇何種TES型式，都要從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面考慮。技術(shù)設(shè)計基本準則包括蓄熱總?cè)萘俊⒐ぷ髅�義溫度、額定負荷時單位焓降、最大負荷、運行策略以及如何聯(lián)合CSP等。同時TES設(shè)計中一些通用的技術(shù)基本要求同樣適用于CSP系統(tǒng)中，例如：（l）蓄熱材料能量密度大；（2）傳熱流體（HTF）與蓄熱材料之間的換熱性好；（3）傳熱流體、換熱器與蓄熱材料之間相容性良好；（4）蓄熱材料化學性質(zhì)穩(wěn)定，力學性能好，具有長期穩(wěn)定性；（5）可逆性好，能經(jīng)受大量反復(fù)的加熱與冷卻循環(huán)；（6）熱損失少；（7）容易控制等。另一方面，從經(jīng)濟的角度看，任何TES設(shè)計都要進行效益成本分析。TES系統(tǒng)成本主要包括蓄熱材料、換熱器以及相應(yīng)配套設(shè)備的成本等。
　　綜上所述，經(jīng)濟型的TES設(shè)計對CSP的市場競爭力影響效果更為明顯。雙罐熔融鹽塔式系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)沒有太多的爭議；對于槽式系統(tǒng)，目前沒有一種蓄熱方式占有絕對的優(yōu)先權(quán)，雙罐熔融鹽直接或間接蓄熱目前應(yīng)用風險性相對小一些，是近期發(fā)展的主要候選對象；相變蓄熱將是中長期的優(yōu)先研究對象，但沒有技術(shù)跡象表明化學反應(yīng)熱蓄熱目前具有競爭力。
　　2國內(nèi)目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
　　我國在“十五”期間“863”項目中對“分布式發(fā)電系統(tǒng)”進行了立項研究，開辟了我國太陽能高溫熱利用和發(fā)電的歷史。通過“十五”期間“863”、“973”項目以及國家自然科學重大基金項目的支持以及一批企業(yè)的參與，我國在太陽能熱發(fā)電的多個研究方面，尤其是關(guān)鍵技術(shù)方面的研究已經(jīng)取得了一批科研成果和實用化技術(shù)�！笆�五”期間，中國科學院電工研究所、皇明太陽能集團與工程熱物理研究所聯(lián)合研制了3臺直徑5m的太陽能碟式聚光器，該設(shè)備在技術(shù)指標及經(jīng)濟指標上已經(jīng)達到目前國際先進水平，同時聯(lián)合研制成功了采光口寬度開口為2.5m、長12m的槽式聚光器一套，具備所有的自主知識產(chǎn)權(quán)。而塔式聚光器技術(shù)涉及到傳熱流體技術(shù)、高溫吸熱器技術(shù)、聚光塔技術(shù)、定日鏡技術(shù)和發(fā)電循環(huán)技術(shù)等，我國剛剛開始局部單元技術(shù)的研究，例如河海大學和南京玻璃纖維研究院合作研制成功了10㎡、20㎡、40㎡定日鏡，中國科學院電工研究所與皇明太陽能集團合作正在研制100㎡的大型定日鏡等。2005年年底，南京玻璃纖維研究院張耀明院士通過與以色列魏滋研究院的技術(shù)合作，在南京江寧建成國內(nèi)第一座太陽能塔式熱發(fā)電示范電站并正式發(fā)電成功，但并非典型的塔式系統(tǒng)，規(guī)模只有70kW，采用空氣作為HTF，沒有蓄熱系統(tǒng)，研究的重點仍放在定日鏡上。隨著《可再生能源法》于2006年1月1日生效，將勢必大大推動我國可再生能源利用技術(shù)的發(fā)展。其中風力發(fā)電和太陽能熱發(fā)電在我國將率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為保障能源供應(yīng)做出貢獻。太陽能熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范工程列入了“十一五”科技計劃重大項目，目標是在“十一五”期間建成1MW級塔式太陽能電站的試驗示范熱場。通過“十一五”期間的研究，掌握目前世界上通行的基于Rankine循環(huán)的塔式太陽能熱發(fā)電站的全套設(shè)計技術(shù)，開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵材料和部件，如高精度、高反射率玻璃鏡，耐高溫太陽能選擇性吸熱涂層，高精密度定日鏡，大熱流密度吸熱器，傳熱蓄熱一體化材料、熔融鹽流體強化換熱器等。這將為我國今后幾十年發(fā)展大規(guī)模太陽能電站奠定基本手段。
　　3結(jié)語
　　對于太陽能可再生能源的開發(fā)，成本是第一位的，效率第二，而TES設(shè)計對CSP的市場競爭力影響效果非常明顯。而國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)又主要集中在定日鏡等聚光技術(shù)方面，因此在重視定日鏡、高輻射能流密度吸/熱換熱器等關(guān)鍵技術(shù)的同時，應(yīng)該對TES設(shè)計也給予足夠的重視。以美國Solar Two塔溝熔融鹽太陽能熱發(fā)電技術(shù)作為跟蹤對象，采用雙罐熔融鹽直接蓄熱方式，自主開發(fā)制備硝酸鹽熔融鹽換熱/蓄熱材料，通過等溫試驗與熱循環(huán)試驗測試其熱物理性質(zhì)與高溫長期穩(wěn)定性，完成熔融鹽流體強化換熱結(jié)構(gòu)研究，將是我國在今后一段時期內(nèi)，開展CSP系統(tǒng)蓄熱技術(shù)研究的一個方向。

 

 

 

作者：左遠志 丁靜 楊曉西 來源： 責任編輯：admin