熔盐槽式光电发热电站与熔盐蓄热储能系统的研究

基于熔盐介质的大开口槽式集热器光热性能分析
郭睿燊;雷东强;刘汉涛
【期刊名称】《机械设计与制造工程》
【年(卷),期】2024(53)4
【摘要】建立了基于熔盐介质的槽式太阳能集热器的光学仿真模型和传热模型。

经验证,传热介质出口温度与实际出口温度误差在±1%以内,周向能流密度误差在4.7%以内,表明所建模型准确性较高。

分析了槽式集热器开口弦长、集热管直径、光学误差等对其光学性能的影响,以及法向直接辐照度、熔盐介质流速等对集热系统热性能的影响。

结果表明,当开口弦长不变时,选择较大直径的集热管可以提高光学效率与截断因子,使系统热性能略有提高,而入射角和光学误差的增加会降低光学性能;增加法向直接辐照度或传热介质流速可以提高系统热效率。

【总页数】5页(P111-115)
【作者】郭睿燊;雷东强;刘汉涛
【作者单位】中北大学能源动力工程学院;中国科学院电工研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O351.2
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熔盐储热技术的应用现状与研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：熔盐储热技术是一种高效储能技术，通过利用盐类材料的高温融化和凝固过程，将能量储存在熔盐中，以实现热能的存储和释放。

熔盐储热技术在太阳能光热发电、工业余热利用、热泵系统等领域有着广泛的应用，并且在能源领域的转型和升级中具有重要作用。

熔盐储热技术的研究历史可以追溯到上世纪70年代，当时主要应用于太阳能光热发电领域。

随着社会对清洁能源的需求不断增加，熔盐储热技术得到了更广泛的研究和应用。

目前，全球多个国家和地区都在积极推进熔盐储热技术的发展，不断提高其储能效率和经济性，促进清洁能源的大规模应用。

熔盐储热技术的应用现状主要集中在以下几个领域：一、太阳能光热发电太阳能光热发电是熔盐储热技术最典型的应用领域之一。

通过将太阳能转化为热能，用于加热熔盐以产生蒸汽驱动发电机发电。

熔盐储热系统可以在晴天或夜间储存热能，保证发电的持续性和稳定性。

目前，全球多个大型光热发电项目采用了熔盐储热技术，如西班牙的塞利拉电站和美国的伊凡帕电站。

二、工业余热利用工业生产过程中会产生大量的余热，如果不能有效利用会造成能源浪费和环境污染。

熔盐储热技术可以将这些余热储存起来，用于供热或制冷。

利用余热加热熔盐，再通过热交换器将热量传递给蒸汽或水，实现能源的再利用。

这种方法不仅提高了工业生产效率，还减少了对传统能源的消耗。

三、热泵系统热泵系统是一种能够实现供热和供冷的技术，通过循环工质的气态和液态之间的相变来实现换热。

熔盐储热技术可以有效提高热泵系统的效能和稳定性，降低系统的运行成本。

通过将热泵系统与熔盐储热技术结合，可以实现废热再利用、节能减排，推动低碳环保的发展。

目前，熔盐储热技术在全球范围内得到了广泛的研究和应用。

不过，由于熔盐储热技术本身存在一些技术和经济方面的挑战，如盐类材料的循环寿命、系统成本和安全性等问题，还需要进一步研究和改进。

未来，随着清洁能源的普及和热能存储技术的逐渐成熟，熔盐储热技术有望在能源领域发挥更加重要的作用。

在光热电站开发中，熔盐作为一种性能较好的传热、储热工作介质，已成为当前光热电站实现长时间稳定发电的重要保障。

但其同时也面临着易冻堵、价格波动较大等应用障碍。

熔盐储热渐成主流已经在多个实际电站项目中有应用的传统的熔盐一般由60%的硝酸钠和40%的硝酸钾混合而成，美国和西班牙的多个CSP电站都采用了这种熔盐。

实践证明，配置储热系统可以使光热发电与不稳定的光伏和风电相抗衡。

这样的配置也使CSP电站能够实现24小时持续供电和输出功率高度可调节的特性，也使其有能力与传统的煤电、燃气发电、核电的电力生产方式相媲美，具备了作为基础支撑电源与传统火电厂竞争的潜力。

一直以来，更多的可应用于光热发电的储热介质也在被持续研究和开发，但截至目前，还没有一种可以与熔盐相媲美。

历史已经证明了熔盐在光热电站中的应用价值。

2009年3月，西班牙Andasol槽式光热发电成为全球首个成功运行的，配置熔盐储热系统的商业化CSP电站。

2010年，意大利阿基米德4.9MW 槽式CSP电站运行，成为世界上首个使用熔融盐做传热介质，并做储热介质的光热电站。

2011年7月，Torresol能源公司19.9MW的塔式光热电站Gemasolar全球范围内首次成功实现24小时持续发电，这同样归功于熔盐储热技术的应用。

伴随熔盐储热技术的日渐成熟，越来越多的CSP电站开始使用熔盐技术。

见下表：112与传统的传热介质导热油相比，熔盐的工作温度更高，而且不易燃，无污染，对环境较友好。

伴随熔盐作为传热介质的研发应用，多个CSP电站也将采用熔盐作为传热工质。

下表列出了使用熔盐作传热介质的CSP电站项目：表3：待完成的使用熔盐作传热介质的CSP电站项目列表熔盐的缺点在表2中也已列出，其最大的属性缺陷在于较高的凝固点，这使其较易造成集热管管路堵塞。

西班牙能源环境技术中心的Jesus Fernández-Reche表示，在储热罐中，熔盐的凝固不会引起太大问题，在西班牙已运行电站的熔盐储热系统中，熔盐罐的温度每天仅下降约1摄氏度。

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高温熔盐储热系统的热能损失与优化研究1. 引言高温熔盐储热系统是一种重要的热能储存技术，逐渐得到广泛应用。

然而，该系统在实际运行中存在热能损失问题，限制了其效率和经济性。

因此，对高温熔盐储热系统的热能损失进行研究和优化具有重要意义。

2. 高温熔盐储热系统概述高温熔盐储热系统由储热器、传热管、熔盐介质和热能转换设备组成。

其工作原理是在低负荷时将熔盐加热至高温，待需求增加时，通过传热管将储存的热能释放出来，实现热能的储存和利用。

3. 热能损失机制高温熔盐储热系统存在多种热能损失机制，主要包括传热管传热损失、熔盐介质循环损失、热辐射损失和热导率损失等。

这些损失机制会导致系统的热能效率降低，降低整个系统的经济性。

4. 热能损失的影响因素热能损失的大小受多个因素影响，包括传热管材料、熔盐介质、传热管和储热器的设计参数以及运行工况等。

其中，传热管的材料和导热性能对热能损失的影响最为显著。

此外，传热面积的大小和传热温度差也会影响热能损失的大小。

5. 热能损失的测量和评估方法为了准确评估高温熔盐储热系统的热能损失，需要采用合适的测量和评估方法。

常用的方法包括热平衡法、数值模拟和实验测试等。

这些方法可以通过测量系统的温度、流量和压力等参数，计算出热能损失的大小，并对系统进行优化。

6. 热能损失的优化措施针对高温熔盐储热系统的热能损失，可采取一系列优化措施，以提高系统的效率和经济性。

其中包括改进传热管的材料和结构设计、优化熔盐介质的循环方式、减少热辐射和热导率损失等。

此外，合理控制传热温度差、增加传热面积和优化系统运行工况也可以降低热能损失。

7. 案例分析以某高温熔盐储热系统为例，通过数值模拟和实验测试等方法对系统的热能损失进行测量和评估。

针对测得的损失情况，提出一系列优化方案，并通过数值模拟预测优化后的热能损失情况。

最后，对优化方案进行实施并进行实验验证，验证优化后的系统确实能够减少热能损失。

8. 结论高温熔盐储热系统的热能损失是影响系统效率和经济性的重要因素。

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。

熔盐储能技术的开发及其应用熔盐储能技术是一种先进的能源存储技术，它能够有效地解决可再生能源发电的间歇性和不可控性问题，实现能量的持续输出。

这项技术可以说是现代能源领域的一项重要突破，有着广阔的应用前景。

在本文中，我们将探讨熔盐储能技术的开发及其应用，并分析其在能源领域的重要意义。

1. 熔盐储能技术的发展现状熔盐储能技术是将热能转化为电能的一种能量转换方式，具有高能量密度、长存储时间、高效能利用等优点。

它的基本原理是通过电能将太阳能、风能等可再生能源转化为热能，然后将热能储存在熔盐中，以便随时提供稳定的电能输出。

目前，熔盐储能技术已经得到了广泛的应用，并且不断得到完善。

其中，熔盐储能电站是最为典型的应用之一。

这些电站通常由一个集热系统和一个储能系统组成，可以在可再生能源难以产生或产生过剩时将其转化为电能，并在电网需要时将其释放出来。

此外，熔盐储能技术还被广泛应用于太阳能热发电、风能转化、海洋能转化等领域。

例如，通过将太阳能转化为热能，并将其储存在熔盐中，热储能够在夜间或阴雨天气中释放出来，实现太阳能的24小时输出，从而实现可再生能源的持续利用。

2. 熔盐储能技术的优点熔盐储能技术作为一种新兴的能源存储技术，有着许多优点。

首先，它能够有效地解决可再生能源的间歇性和不可控性问题，提高能源利用率。

其次，熔盐储能技术具有高能量密度和长存储时间的优点，能够储存大量的电力。

再次，这种技术具有高效能利用的特点，能够在短时间内将储存的能源转化为电能。

此外，熔盐储能技术还具有较高的安全性和可靠性，能够确保电能输出的稳定和连续。

总之，熔盐储能技术是一种高效、可靠、安全的能源储存技术，具有广泛的应用前景。

它为我们实现可持续能源的利用做出了重大贡献，是能源领域的一项重要突破。

3. 熔盐储能技术在未来的应用随着可再生能源的不断发展，熔盐储能技术的应用前景越来越广泛。

预计到2025年，全球熔盐储能市场的规模将超过500亿美元。

光热熔盐储能关键设备技术的研究方向探究摘要：光热熔盐是新型高效的传热蓄热物质，具有较高的热稳定性、储能效果好、适用的温度范围广等优点，广泛应用于光热发电领域。

目前的光热熔盐储能技术在熔盐储能和释放过程中对热量的利用率偏低，严重影响其能量存储量和释放利用的效率，对光热熔盐储能技术的应用和发展造成一定的阻碍。

本文通过对光热熔盐储能原理和光热熔盐储能技术优势的论述，设计一种新型的光热熔盐储能系统，储能量和能量利用效率得到明显提升，希望可以对光热熔盐储能技术的应用和发展有所帮助和借鉴。

关键词：光热熔盐储能；高温熔盐；低温熔盐；换热器0引言现代社会的进步和发展是建立能源大量消耗基础上的，随着煤炭等不可再生石化资源的大量消耗，地球上不可再生资源的储量在急剧减少，产量在逐年递减，开采量远远低于人类社会的需求量。

加之煤炭等石化资源在进行能源转换的过程中会造成大量的二氧化硫、粉尘等有毒有害物质，对生态环境造成严重的污染与破坏，这就使得人们迫切需要开发新能源和提高能源利用效率以满足社会需要，减少对环境的污染和破坏。

而现阶段对新能源开发和利用最为成熟的技术是太阳能发电技术，但是由于太阳在白天不同时间段内的光照强度是不同的，因此太阳电站在白天的不同时间段内的发电量是存在较大波动的，且在夜间没有太阳光照，太阳能电站无法继续利用太阳能进行发电，因此太阳能电站在利用太阳光能进行发电时发电量是存在较大波动的。

因此在太阳能电站中加入储能系统，在光照强度大的时间段内，将多余的热量存储在储能系统中，在光照强度减弱甚至是没有光照时，将储能系统中的热量释放出来，进行发电，保证太阳能电站的发电量能够满足用户的使用。

1光热熔盐储能工作原理光电熔盐储能分为储热和放热两个过程，储热是通过收集太阳能热量对熔盐进行加热，将光能存储在高温熔盐中，放热是利用高温熔盐加热水使之变成高温高压水蒸气，带动汽轮机进行发电。

光电熔盐储能技术使太阳能发电站能够平稳持久的输出电量，尤其是在夜间也可以实现发电，同时太阳能发电站的发电量也可以实现动态调节，满足高峰期的用电需求【1】。

熔盐槽式光电发热电站与熔盐蓄热储能系统的研究
汪琦;张慧芬;俞红啸;汪育佑
【期刊名称】《上海化工》
【年(卷),期】2017(42)7
【摘要】介绍了熔盐槽式光热发电站的结构特点,分析了熔融盐槽式电站管路系统的运行方式,讨论了真空集热管的涂层薄膜、增透膜、熔封连接、烘烤抽真空等制作技术,研究了熔盐蓄热储能循环系统的设计开发过程,探讨了太阳能集热器和太阳能集热场的计算机智能控制方法.
【总页数】3页(P37-39)
【作者】汪琦;张慧芬;俞红啸;汪育佑
【作者单位】上海热油炉设计开发中心上海200042;上海热油炉设计开发中心上海200042;上海热油炉设计开发中心上海200042;上海热油炉设计开发中心上海200042
【正文语种】中文
【中图分类】TK514
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槽式光热电站熔盐管道系统防凝研究进展摘要：糟式光热发电是当前应用最广、技术最成熟的太阳能热发电技术。

熔盐凭借其工作温度高、循环效率高、价格低廉等优势，正在成为光热电站传热和储热介质的首选。

基于此本文阐述了熔盐槽式光热电站管道热损失特性及系统防凝解冻方案的研究和应用进展。

关键词：光热发电；熔盐；槽式；热损失；防凝；解冻；电伴热按照聚光形式的不同，光热电站可分为槽式、塔式、线性菲涅尔式及碟式等4种。

其中，槽式光热发电是当前应用最广、技术最成熟的光热发电技术。

目前，在全球已建成和在建的光热电站中，槽式光热电站数量最多。

这些槽式电站绝大多数釆用导热油作为传热介质，而以熔盐作为传热介质的电站目前仅有意大利的5MWArchimede示范电站。

导热油作为传热介质产生蒸汽的最高温度只能达到约393℃，蒸汽朗肯循环效率只能达到37%，且高温导热油的价格非常昂贵。

而若釆用熔盐作为传热介质，则工作温度可达550℃以上，蒸汽朗肯循环效率可达40%以上，能够显著提高发电效率囹，且其价格低廉。

因此，熔盐槽式正在成为槽式光热电站的主要发展方向。

近年来槽式集热器呈大型化的发展趋势，配合熔盐作为传热介质的应用，将进一步削减聚光集热场投资成本，提高单位集热器的能量输出，从而进一步提升槽式电站系统性能。

一、熔融盐及其特性所谓熔融盐（以下简称熔盐）指的是无机盐在高温下熔化形成的液态盐。

形成熔融态的无机盐其固态大部分为离子晶体，高温熔化后形成离子熔体。

常见的熔盐主要有碳酸盐、氯化盐、硝酸盐以及氟化盐等。

熔盐的特性主要表现在以下几个方面：1.液体温度范围宽，工作上限温度高；2.饱和蒸汽压低；3.热容量大；4.黏度较低，流动性非常优良；5.化学性能稳定；6.不易燃，安全性较好；7.原料价格低廉，易获得；8.凝固点较高。

硝酸盐以其价格低、腐蚀性小及在较高温度下不分解的显著优点，在太阳能热发电领域得到了广泛应用。

将各种单质熔盐按照一定比例混合使用，可以形成多种新型混合共晶熔盐，可获得各种焰点和使用温区的熔盐介质。