■ 王康 张娜 韩巍

(1.中国科学院工程热物理研究所；2.中国科学院大学)

0 引言

由于太阳能能源利用率，低造成太阳能热发电成本高的科技难题一直是限制和阻碍太阳能热发电系统广泛应用的重大瓶颈。具体原因有两点：第一，太阳能辐射能量密度低，空间分布不均匀，时间分布不恒定造成输出电量不稳定和储能困难；第二，太阳能集热过程与能量传递转化过程存在严重能的品位不匹配的关键科学问题。太阳能聚光集热效率随着集热温度的提高而下降，但由工程热力学基本原理可知，热机工质温度越高，热功转换效率就越高，所以1000 ℃以上的高温集热都有着投资成本高、设备复杂和光热转换效率低等缺陷[1]。

不论是基于太阳能热能，还是基于煤炭、天然气等化石燃料的单一发电系统，在能源利用过程中都存在自身系统难以解决的难题。而将太阳能利用方式和化石燃料利用方式集成的太阳能化石燃料互补不仅吸收了两种能源利用的优点，还能克服上述两种单一能源系统自身的难题。换言之，太阳能化石燃料互补发电系统是解决太阳辐射不稳定、功热转换效率低等难题，减小化石燃料消耗，降低有害物质和温室气体的排放量，实现“共赢”的节能型、低碳型的新型发电系统。

太阳能与化石燃料互补目前有两种互补耦合方式：热互补和化学互补。热互补是指将太阳能聚集转换成热量后，以热量的形式参与发电系统中各热量传递环节，涉及到的物质变化都是在物理范畴内。……