CSPPLAZA研究中心：儲熱材料及儲熱系統(tǒng)在CSP系統(tǒng)中起著很重要的作用。研究穩(wěn)定可靠和高效低成本的儲熱材料及儲熱系統(tǒng)一直是該領(lǐng)域的研究方向和目標。儲熱材料在CSP系統(tǒng)中的應(yīng)用有空氣、水／水蒸氣、油／巖石、金屬Na、導(dǎo)熱油、熔鹽、陶瓷、混凝土。同時很多系統(tǒng)中，儲熱材料不單起到儲熱的作用還充當熱量輸送和傳遞的介質(zhì)——熱流體(HTF)的作用。這里主要介紹正在或探索中可以應(yīng)用于CsP系統(tǒng)的3類高溫儲熱材料：熔鹽、高溫混凝土、金屬合金。儲熱系統(tǒng)可以分為顯式系統(tǒng)和潛熱系統(tǒng)，也可以分為兩儲熱罐直接式、兩儲熱罐間接式和單儲熱罐溫躍層式、高溫混凝土儲熱等系統(tǒng)。

      熱流體和儲熱材料的選擇對電站的成本和效率有重要影響。導(dǎo)熱油的使用溫度不超過400℃，而成本較熔鹽貴。熔鹽的溫度極限可以為450～600℃，有利于提高發(fā)電效率和降低成本。但熔鹽的不足就是凝固點太高，一般在130～230℃，而導(dǎo)熱油的凝固點大約為13℃L8j。目前商業(yè)用的熔鹽有solar salt(40％)KN03一(60％)NaN03)、Hitec(40％)NaN02一(7％)NaN03一(53％)KN03)和HitecXI。(48％)Ca(N()3)2一(45％)KN()3—7％NaN()3)等，其中solar salt的成本是這3種熔鹽最低的，但凝固點最高。Tres塔式電站利用solar Salt作為儲熱材料。熔鹽的選取原則主要的有熔鹽的凝固點要低、運動粘度要合適、高溫時(500℃)化學(xué)性能穩(wěn)定和與容器的腐蝕小、成本低。一般鋰鹽的成本最高，其次是鉀鹽，再到鈉鹽，最低的是鈣鹽。

      國內(nèi)外研究高溫混凝土作為儲熱材料在a汴中應(yīng)用的單位有德國的DLR、武漢理工大學(xué)和中國科學(xué)院電工所等。高溫混凝土儲熱系統(tǒng)的概念是1988～1992年被提出來的，直到1994年德國DLR在ZsW(Center for solar energy andhydrogen research)才完成了2個小型實驗系統(tǒng)的測試。1995～1998年DLR沒獲得項目的支持，2001～2003年獲得wESPE項目的支持L23J。2003～2004年完成第一代高溫混凝土儲能系統(tǒng)的測試[24]，2008～2009年完成了第二代高溫混凝土儲能系統(tǒng)的測試。

      1980年美國BirchenalI等采用合金作為相變材料L捌，提出了3種典型狀態(tài)平衡圖及計算二元合金熔化熵和熔化潛熱的方法。Al—Si合金相變儲能材料有儲能密度大、儲熱溫度高、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)好、相變時過冷度小、相偏析小、性價比良好等特點。高溫相變儲能材料Al—Si合金熔融潛熱大，固相導(dǎo)熱系數(shù)呵達180W／(m·K)，而熔鹽一般導(dǎo)熱系數(shù)都較低。鋁硅合金的一些熱物理性能可參考如下參數(shù)：熔點852K、熔融潛熱515kJ／婦、固相比熱1．49kJ／(kg·K)、液相導(dǎo)熱系數(shù)70W／(m·．K)、固相導(dǎo)熱系數(shù)180W／(m·’K)、固相密度2250kg／m3(Si的質(zhì)量分數(shù)不I司，數(shù)值將不同)。

      CSP系統(tǒng)可分為拋物槽式、碟式、塔式、菲涅耳式等，其中儲熱系統(tǒng)和儲熱材料是CSP系統(tǒng)的關(guān)鍵。研究高效低成本和性能穩(wěn)定的儲熱材料及其系統(tǒng)是儲熱工作的重心。導(dǎo)熱油由于使用溫度不超過400℃，成本又相對較高，在CSP系統(tǒng)中的應(yīng)用將具有一定的局限性。高溫混凝土的成本較低，德國已完成高溫混凝土儲熱系統(tǒng)的中試，但高溫混凝土是顯式固體儲熱，其儲熱密度和導(dǎo)熱系數(shù)較小，系統(tǒng)占地面積較大。熔鹽的使用溫度較導(dǎo)熱油的高，有利于產(chǎn)生400℃以上的水蒸氣，提高發(fā)電效率。目前已經(jīng)在S0lar Two、S0一Iar Tres等得到成功應(yīng)用。因此，未來熔鹽在CSP系統(tǒng)中的應(yīng)用將占主導(dǎo)地位，同時探索其他方面的儲熱材料在cSP的應(yīng)用研究。但是目前應(yīng)用于CSP的熔鹽也存在不少缺點，主要是凝固點高，容易凝固阻塞管道，維護成本較高。熔鹽的腐蝕性和高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性也是其應(yīng)用于CSP的限制因素。金屬合金的儲熱有儲能密度大、儲熱溫度高、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)好、相變時過冷度小、相偏析小、性價比良好等特點是比較有潛力的，但目前還沒有大型的應(yīng)用系統(tǒng)，只有小型的實驗探索研究。各種儲熱材料具有各自的優(yōu)缺點，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，選擇不同的儲熱系統(tǒng)和儲熱方式。

      展望儲熱材料在CSP的應(yīng)用研究，可為如下3個方面：(1)研究凝固點低、500℃時化學(xué)性能長期穩(wěn)定、低成本的熔鹽；(2)研究整理一系列熔鹽的熱物理性能及其傳熱關(guān)系式，為其應(yīng)用和設(shè)計提供參考；(3)展開探索其他儲熱材料如高溫混凝土和金屬合金的研究。

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