太阳能热发电固-气两相化学储热技术研究进展
2021-04-28王泽众黄平瑞魏高升崔柳徐超杜小泽
发电技术 2021年2期
王泽众,黄平瑞,魏高升,崔柳,徐超,杜小泽
(电站能量传递转化与系统教育部重点实验室(华北电力大学),北京市 昌平区 102206)
0 引言
目前,我国的能源结构仍以火电为主[1]。而随着化石能源的枯竭、环境污染及温室效应等问题的加剧,风能、太阳能、地热能等清洁能源发电近年来得到了快速发展[2-4]。其中,太阳能热发电技术利用聚光设备聚集太阳光,通过换热装置将收集的太阳能转化为工质的内能,最后结合传统的热力循环发电系统来发电[5]。太阳能热发电技术较为成熟,其系统结构与火电具有较高的相似性,具有大规模发电潜力[6]。然而太阳能固有的间歇性和不稳定性给太阳能热发电的持续性和稳定性带来了挑战,因此储热技术是太阳能热发电研究中的重点内容之一。
储热技术主要包括显热储热、潜热储热及化学储热3类[7]。其中利用可逆化学反应,将热能以化学能的形式储存在化学物质中的储热方式被称为化学储能。对比其他2种储热方式,化学储热具有储热密度大、储存时间长、可运输距离远、热损失小及可在常温下储存等优点[8],其在太阳能热发电的应用中具有很好的发展前景。
目前,主要的化学储热反应体系主要包括金属氧化物、金属氢氧化物、碳酸盐、甲烷重整以及合成氨等。化学储热反应体系的选取大致遵循以下3个原则[9]:
1)化学反应的反应焓足够大,且反应物的摩尔体积足够小;
2)化学反应迅速且完全可逆,不发生不可逆的副反应;……
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