祝贺课题组的论文：Influence characteristic and improvement mechanism of thermal storage performance of packed-bed thermocline tank based on high-temperature molten salt在储能领域知名期刊Journal of Energy Storage发表。硕士生程沫涵为第一作者，姚洪教授和杨竞择博后为共同通讯作者。
随着环境污染的加剧和可持续发展的需求，大力发展太阳能、风能等可再生能源是能源结构转型的重要手段。配置有储能装置的聚光太阳能热发电技术（CSP）是一种清洁发电和电网调峰技术。其中，热储能系统能够改善太阳能资源的间歇性和波动性问题，提高了供电系统的可靠性。由于CSP发电成本较高，采用S-CO2布雷顿循环代替朗肯循环，在接近700℃的工作温度下能够实现更高的效率和更低的成本。CSP热储能系统中最常用的硝酸盐（太阳盐）最高工作温度为565℃，无法满足高温储热需求。目前，氯化盐和碳酸盐已被证明在具有S-CO2循环的高温CSP系统中具有一定的应用可行性，而熔盐填充床斜温层系统也被证明对太阳盐储热系统具有储热性能和经济性能优势。然而，由于不同熔盐的热物理性质存在差异，尚不清楚通过优选固体填充材料来提高太阳盐储热性能的方法是否适用于氯化盐和碳酸盐。此外，填充材料的不同物理性质对储热系统储热性能和经济性能的协同影响机制尚未揭示，根据填料物性进行优选的可靠参考方法有待进一步明确。
因此，利用CFD软件针对氯化盐和碳酸盐在高温储热系统中的储热性能和经济性能开展了研究，以斜温层、储热容量和储热效率等储热性能以及储热材料成本和储罐建设成本等经济性能作为评价储热系统的两个重要指标。分析了NaCl-KCl-MgCl2盐和Na2CO3-K2CO3-Li2CO3盐在高温条件（450-800℃）下的储热性能和经济性能，讨论了熔盐和固体填料对斜温层、储热容量和效率以及储热成本的影响。结果表明，体积热容和导热系数是固体填料影响斜温层罐性能的两个重要特性。固体填料的高体积热容量和低导热系数能够有效延缓斜温层迁移、减弱斜温层扩散，有利于减少高品位热能的损失，提高有效储热能力。向NaCl-KCl-MgCl2盐储热罐中添加混凝土，使有效储热能力提高57.8%，单位储热成本降低28.0%，适用于具有严格的成本控制要求且对储热性能要求较低的CSP系统；向Na2CO3-K2CO3-Li2CO3盐储热罐中添加铸铁，使有效储热能力提高89.4%，单位储热成本降低41.1%，适用于高储热能力需求的CSP系统。研究结果可为基于高温熔盐的填充床温跃层罐的工程设计提供理论指导和技术支持，从而促进高温储热技术的发展。
本工作受到了国家自然科学基金（52406013）、中国博士后科学基金（2023M741254）、广东省基础与应用基础研究基金（2023A1515110631）、清洁能源利用国家重点实验室（ZJUCEU2022007）和国家电网湖北电力股份有限公司（中国）（B31538224216）的资助。
NaCl-KCl-MgCl2盐储热罐与Na2CO3-K2CO3-Li2CO3盐储热罐的储热性能比较
文章完整信息：Mohan Cheng, Jingze Yang*, Hetian Chi, Hong Yao*. Influence characteristic and improvement mechanism of thermal storage performance of Packed-bed thermocline tank based on high-temperature molten salt. Journal of Energy Storage, 2024, 101, 113976.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.est.2024.113976
关注微信
中文
English