光熱儲能技術(shù)是一項應(yīng)用廣泛的新型能源儲存技術(shù),它不僅可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲存,還能將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能儲存。據(jù)統(tǒng)計,中國是全球最大的太陽能資源國家之一,因此,光熱儲能技術(shù)在中國發(fā)展前景非常廣闊。
一、光熱儲能技術(shù)的運行原理
光熱儲能技術(shù)的運行原理是將太陽能通過集光器或鏡面聚焦到儲存介質(zhì)中,將光能轉(zhuǎn)化為熱能,并通過熱交換將熱能轉(zhuǎn)化為電能。光熱儲能技術(shù)一般包括三個部分:太陽能聚光收集系統(tǒng),儲熱系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。
太陽能聚光收集系統(tǒng)可以采用平板式、直射式、拋物面式等不同形式,主要作用是將太陽能聚焦到儲存介質(zhì)中。儲熱系統(tǒng)一般包括熱傳導(dǎo)介質(zhì)、熱儲存介質(zhì)和傳熱設(shè)備,在儲存過程中起到吸收和儲存熱能的作用。發(fā)電系統(tǒng)則是將儲存熱能轉(zhuǎn)換成電能并輸出,常見的發(fā)電設(shè)備包括蒸汽渦輪、發(fā)電機(jī)等。
二、研究情況
目前,中國在光熱儲能技術(shù)方面的研究和開發(fā)已經(jīng)開始步入成熟期。2018年,中國成功建成了首個千兆瓦級光熱儲能電站——甘肅天祝400MW光熱儲能電站。該電站通過太陽能聚光系統(tǒng)將太陽能集中到儲熱系統(tǒng)中,再利用一系列設(shè)備將熱能轉(zhuǎn)化為電能供應(yīng)給當(dāng)?shù)爻鞘小?/span>
此外,中國還在開發(fā)新型高溫儲熱材料,提高能量密度和熱穩(wěn)定性,同時研發(fā)節(jié)約投資、提高能源轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)方案。
三、發(fā)展方向
隨著光熱儲能技術(shù)的不斷發(fā)展,未來其主要發(fā)展方向包括:
1. 大型化:目前中國的光熱儲能電站已經(jīng)進(jìn)入百兆瓦級別,以后將會朝著更大型化的方向發(fā)展,建設(shè)更多千兆瓦級和萬兆瓦級的光熱儲能電站。
2. 高效性:光熱儲能技術(shù)將會進(jìn)一步提高電能轉(zhuǎn)化的效率和能量密度,降低成本。
3. 碳減排:光熱儲能技術(shù)具有零排放、低污的特點,將會逐漸替代傳統(tǒng)能源,實現(xiàn)碳減排。
4. 應(yīng)用拓展:光熱儲能技術(shù)不僅可以用于工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)電,還可以應(yīng)用于供暖、冷卻等領(lǐng)域,廣泛應(yīng)用于農(nóng)村地區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)。
四、技術(shù)難點
雖然光熱儲能技術(shù)在中國得到了很大的發(fā)展,但是其仍然存在一些技術(shù)難點。主要包括:
1. 儲 存介質(zhì)的熱穩(wěn)定性:目前常用的儲存介質(zhì)主要是硝酸鹽、氯化鹽等鹽類,這些儲存介質(zhì)存在熱穩(wěn)定性問題,容易造成能量損失和設(shè)備損壞。
2. 聚光系統(tǒng)的精度:太陽能聚光系統(tǒng)需要高度精確的設(shè)計和制造,否則會對光熱轉(zhuǎn)化效率產(chǎn)生很大的影響。
3. 研發(fā)高效節(jié)能的傳熱技術(shù):傳統(tǒng)的傳熱技術(shù)在高溫環(huán)境下存在能耗高、使用壽命短等問題。因此,人們需要研發(fā)更加高效、節(jié)能的傳熱技術(shù)。
五、未來趨勢
隨著新能源和清潔能源的發(fā)展,光熱儲能技術(shù)將會得到更廣泛的應(yīng)用。未來中國的光熱儲能技術(shù)將會繼續(xù)朝著高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展,主要趨勢包括:
1. 研究高效的儲存介質(zhì):開發(fā)具有高能量密度和良好熱穩(wěn)定性的儲存介質(zhì),從而提高能量轉(zhuǎn)化效率和降低成本。
2. 進(jìn)一步提高聚光系統(tǒng)的精度:通過技術(shù)創(chuàng)新不斷提高聚光系統(tǒng)的精度,從而提高光熱轉(zhuǎn)化效率,同時降低材料成本和設(shè)備維護(hù)費用。
3. 利用“儲能+熱電聯(lián)產(chǎn)”技術(shù):通過將儲存的熱能和冷能應(yīng)用于供暖和制冷領(lǐng)域,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保同時創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
4. 探索多能源融合技術(shù):將光熱儲能技術(shù)和其他新能源技術(shù)結(jié)合,如太陽能光伏、風(fēng)能等,形成多能源協(xié)同發(fā)電系統(tǒng)。
總結(jié)
光熱儲能技術(shù)是將太陽光轉(zhuǎn)化為熱能,再把熱能儲存起來,以便在需要時釋放出來轉(zhuǎn)化為電能的一種新興能源技術(shù)。它具有高效節(jié)能、環(huán)??稍偕榷喾N優(yōu)點,被視為未來能源領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一。也是在未來將會成為可持續(xù)能源體系的重要組成,在我國的清潔能源戰(zhàn)略中也起到至關(guān)重要的作用。