，不存在凍結問題，但由于礦物油的溫度不能高于300℃，否則易分解，這樣限制了槽式系統的工作溫度不能超過300℃，導致效率比較低；當然也可以選用合成油作為HTF/蓄熱材料，但其價格沒有熔融鹽那么便宜，實際上不用于蓄熱材料，而且合成油的溫度也不能高于400℃，這自然也限制了槽式系統的工作溫度不能超過400℃，但間接TES綜合考慮了防凍與蓄熱材料成本問題。SEGS槽式系統中分別應用了此兩種方案進行了現場實驗，后者顯示了后來居上的發展潛力，特別是高溫工況的應用為朗肯循環效率提高到40%創造了條件。但前者的研究、應用和技術相對成熟些，已經顯示了TES為槽式系統帶來的好處。
　　塔式系統帶TES裝置通常采用了圖3的布置形式，圖3也是Sular Two與Solar Tres塔式CSP的示意圖。塔式系統采用熔融鹽液作為HTF/顯熱蓄熱材料的方式，這是因為塔式系統的管網系統絕大部分是豎直布置在塔內，管內的HTF容易排出，解決防凍問題的成本不大，而且其工作溫度比槽式系統高，因此該方案對塔式系統幾乎是唯一的選擇。
　　為了彌補單一蓄熱物質的劣勢，常采用合成物或共晶混合物。例如Solar Two系統采用60%NaNO3+40%KN03的硝酸鹽混合物，其熔點為220℃，到600℃還能保持熱穩定性；SEGS槽式系統分別采用過了二苯基氧（Therminol VP-1）、Hitec（53%KNO3 +7%NaN03+40%NaN02）、Hitec XL（45%KNO3 +45%Ca（N03）2 +7%NaNO3）等。CSP系統中常見的HTF或液體顯熱蓄熱材料見表1。
　　其實，HTF采用合成油或熔融鹽都不是特別理想，合成油因其分解溫度低，無法應用在提高槽式系統的工作溫度（如超過450℃）來獲得高效率的場合；而熔融鹽因其熔點高，在冬天或晚上易凍結，保證其處于液態需要高的運行成本。于是一些室溫離子液體（room temperature ionic liquid ,RTIL）成為目前比較理想的HTF/液態顯熱蓄熱二合一材料。離子液體的熔點低，液程寬，沒有可測量的蒸氣壓，不可燃，熱容量大，低黏性，熱穩定性好，無揮發性，導熱系數大，具有優良的動力學可控性，更重要的是離子液體價格便宜且易制備，可通過選擇適當的陰離子或微調陽離子的烷基鏈，改善離子液體的物理性質和化學性質，這些特點引起了大家的注意。例如一種［C4mim］［BF4］離子液體的液程范圍為-79～459℃，目前已進入試驗階段。
　　1.1.2固體顯熱蓄熱
　　與美國不同，德國等歐盟國家比較重視直接蒸氣發電(DSG）CSP系統中的應用與研究（見圖5）。蓄熱系統則常采用固體顯熱蓄熱材料，成本低是其最大的優勢，但它顯然只能用于間接TES。德國航天航空研究中心（DLR）的Tamme等在研究砂石混凝土和玄武巖混凝土的基礎上，研究開發耐高溫混凝土和鑄造陶瓷等固體蓄熱材料，耐高溫混凝土的骨料主要是氧化鐵，水泥為黏結劑；鑄造陶瓷骨料也主要是氧化鐵，黏結劑包括氧化鋁等。它們具有分布均勻，低孔，與HTF換熱管接觸良好，能采用模塊化蓄熱設計等優點。在阿爾梅里亞太陽能實驗基地（PSA）與槽式系統進行聯合試驗，效果良好，現在正準備MWh級的中試。
　　1.1.3液-固聯合顯熱蓄熱
　　為了降低槽式系統中的雙罐熔融鹽液間接蓄熱裝置的固定投資成本，Sandia國家實驗室的James等設計并測試一個2.3MW•h的斜溫層單罐蓄熱系統（thermocline tank storage），見圖4。雙點劃線框內的斜溫層單罐TES可替代圖1中雙點劃線框內的雙罐熔融鹽液TES而與槽式系統整合。斜溫層單罐是利用密度與溫度冷熱的關系，當高溫熔融鹽液在罐的頂部被高溫泵抽出，經過油鹽換熱器冷卻后，由罐的底部進入罐內時，或者當低溫熔融鹽液在罐的底部被低溫泵抽出，經過油鹽換熱器加熱后，由罐的頂部進入罐內時，在罐的中間會存在一個溫度梯度很大的自然分層，即斜溫層，它像隔離層一樣，使得斜溫層以上熔融鹽液保持高溫，斜溫層以下熔融鹽液保持低溫，隨著熔融鹽液的不斷抽出，斜溫層會上下移動，抽出的熔融鹽液能夠保持恒溫，當斜溫層到達罐的頂部或底部時，抽出的熔融鹽液的溫度會發生顯著變化。為了維持罐內溫度梯度分層，就必須嚴格控制液體鹽液的注入和出料過程，在罐內合理填充固體蓄熱材料以及配置合適的成層設備，如浮動進口、環殼式換熱器等，圖中虛線表示蓄熱材料被加熱的循環過程。該試驗證實了液態蓄熱材料NaNO3與KN03的熔融鹽混合物與固態蓄熱材料石英巖、硅質沙具有良好的相容性；溫躍層罐蓄熱系統的設計理念是可行的，試驗結果和經濟性都令人振奮，其固定投資成本約為雙罐熔融鹽液間接蓄熱系統的65％。
　　1.2相變蓄熱
　　相變蓄熱材料具有相變潛熱大、相變溫區窄等特點，跟顯熱蓄熱比較，可顯著降低蓄熱系統的尺寸，但選擇合適的相變材料（PCM）及換熱器設計比較困難。因此，CSP系統中的相變蓄熱技術還處于試驗研究或中試階段。其使用有兩種情形。
　　（l）在DSG槽式系統中，采用單一PCM的蓄熱方式（見圖5）。圖5（a）是DSG槽式系統的基本工作原理示意圖，圖5(a)是DSG槽式系統聯合蓄熱技術的示意圖。該系統只有水／蒸氣作為HTF，在HTF與PCM的換熱過程中，其蒸氣HTF壓力基本保持恒定，溫度也保持穩定，此時，要求PCM相變時溫度變化范圍也小。
德國等13個國家從2004年開始共同實施的DISTOR項目，就是為DSG槽式系統設計完善的相變蓄熱系統，主要任務是研究230～330℃的加膨脹石墨的復合相變材料（EG-PCM），應用微膠囊技術以及設計逆流相變蓄熱換熱器，達到降低成本的目的。
　　（2）在采用合成油作為HTF的槽式系統中，合成油HTF的溫度變化范圍從250～400℃，水／蒸氣HTF的溫度變化范圍是從200～400℃，這就要求PCM在換熱過程中，溫度變化也比較大，因此，此時單一相變材料（PCM）是無法滿足要求。于是，1989年，美國LUZ公司就提出了級聯相變蓄熱的設計方案［見圖6（a）];l993年DLR與ZSW（德國太陽能及氫能研究中心）共同提出了PCM/顯熱蓄熱材料/PCM混合蓄熱方法［見圖6（b）]，并提出了可采用表2的PCM用于級聯相變蓄熱或混合蓄熱。1996年Michels等用3個豎立的殼管換熱器串聯，殼內分別放置了KN03、KN03/KCI、NaNO3三種PCM，證實了級聯相變蓄熱的可行性。
相變蓄熱技術的實際應用進展不大，主要是固液相變換熱器的設計沒有取得突破，微膠囊技術可能提供了一種方法，但對于高溫換熱需要進一步探討。CSP系統中應用PCM是出于經濟性、可靠性設計的考慮，并不是因為PCM本質上是一種良好的蓄熱材料。
　　1.3化學反應蓄熱
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作者：左遠志 丁靜 楊曉西 來源： 責任編輯：admin