光热发电产业研究报告

可用作潜热储热的金属材料主要有46.3%Mg/53.7%Zn、 96%Zn/4%Al、34.65%Mg/65.35%Al、60.8%Al/33.2%Cu/6%Mg等，具有 储能密度大、储热温度高、热稳定性好、导热系数高等良好特点， 具有很高的性价比。金属相变储热材料在工程中应用的关键技术之 一是控制高温液态金属对容器的浸蚀。
国际能源署（IEA）在 2010 年 5 月发布的《太阳能热发电技术路 线图》（Technology Roadmaps Concentrating Solar Power）中提到， 在适度的政策支持下，预计到2050年，全球太阳能热发电累计装机容量 将达到 1089GW，平均容量因子为50%（4380h/a），年发电量4770TW·h， 占全球电力生产的11.3%（9.6%来自于纯太阳能），其中中国太阳能热 发电电力生产将占全球的4%，年发电量约190TW·h。在太阳能资源非常 好的地区，太阳能热发电有望成为具有竞争力的大容量电源，到2020年 承担调峰和中间电力负荷，2025-2030年以后承担基础负荷电力。
化学反应储热材料的反应目前包括氨的分解反应、碳酸盐化 合物的分解反应、金属氢化物的分解反应、无机氢氧化物的热分 解反应等几种。化学反应储热材料组分主要包括氨化物、无机氢 氧化物、碳酸钙、碳酸铁、金属氢化物、氧化镁等。
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二、光热发电技术与储热材料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（一）储热材料
3、显热储热材料
显热储热是利用储热材料的温度变化进行热量的储存与释放，
在实际应用中，由于电厂中系统设计和电能生产技术的多样 性，没有一种热存储介质能够满足太阳能热电厂中如此多样化的 需求。因此，许多热能存储介质包括电池、高压蒸汽、沙子、固 态介质凝聚物、纯净石墨和相变介质都考虑过用于发展太阳热能 的存储介质。其中熔盐和高压蒸汽储能器是两种不同类型的储能 方式，并且已经商业化应用于太阳能发电厂。
依据储热机理的不同，储热系统可分为化学反应储热、显热 储热和潜热储热3种类型。
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二、光热发电技术与储热材料
（一）储热材料
2、化学反应储热
化学反应储热是指利用某些化合物在可逆化学反应过程中的 吸热、放热机理，实现热量的储存。化学反应储热的储能密度一 般都高于显热储热和潜热储热，而且通过催化剂或产物分离方法 极易实现长期的能量储存，不需要保温，可以在常温下近似无损 失地长期储存，因此，化学反应储热被国际上公认为具有广阔应 用前景的储热技术，其储热密度可达1000-3000MJ/m 3。
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二、光热发电技术与储热材料
（一）储热材料
4、潜热储热材料
可用作潜热储热的非金属材料即是盐类潜热储热材料、而其中 碳酸盐、氯化盐、硝酸盐是盐类潜热储热材料的主体，主要有NaNO3、 NaNO2、NaOH、KNO3、KOH、NaOH/Na2CO3(7.2%)等。这类储热材料特 性主要表现在使用温度范围广（280-850℃），且具有较好的稳定性、 蒸汽压低、储热密度较大、导热系数较好、吸热-放热过程近似等温 易于控制等。
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二、光热发电技术与储热材料
（一）储热材料
5、总结
3种类型的储热材料具有不同的特点和适用范围，存在问题也不 同。
用于传热和显热储热的各种导热油，由于工质的使用温度不超 过400℃，成本普遍较高。
熔融盐的使用温度相比导热油有所提高，特别是在利用熔融盐 作为传热储热一体化工质的电站中，可以通过换热产生500℃以上的 高温高压蒸汽，熔融盐传热工质和显热/潜热储热材料将在超临界机 组的太阳能热发电系统中占主导地位。
3、显热储热材料
图12 固态显热储热材料的性能及成本 9
二、光热发电技术与储热材料
（一）储热材料
4、潜热储热材料
潜热储热又称相变储热，是利用储热材料（PCM）相变时潜热 非常大的特点，进行热量的吸收和释放。盐类材料与金属材料均可 用作潜热储热材料。潜热储热具有储热密度大、使用时可保持在一 定温度（相变温度附近）下进行吸热和放热、化学稳定性好和安全 性好的突出优点，但在发生相变时，液-固两相界面处的热传导效 果较差，换热器设计困难，成本较高，这些因素导致潜热储热在实 际应用中规模较小，进展缓慢。
相比于光伏而言，光热发电由于电力输出稳定而易被电网消纳，因
此广受推崇。在“十二五”规划中，设定了到2015年末，光热发电装机
将达100万千瓦”的目标。
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二、光热发电技术与储热材料
（一）储热材料
1、概况
热能存储技术就是将热能存储在一个热储层中以备后来使用 的技术。太阳能热电厂是热电厂以热能的形式来收集存储太阳能。
显热储热的热量与储热材料的质量、比热容、温度变化成正比。
显热储热材料原料丰富，成本较低，是目前技术最成熟且已经取
得商业化应用的储热材料。一般来说，显热储热材料又分为液态
和固态2类。
液态显热储热材料主要是熔融盐。熔融亚硝酸盐、熔融硝
酸盐、熔融碳酸盐等均属于熔融盐，熔融盐是盐类的熔融态液体，
包括无机盐的熔融体、氧化物熔体和熔融有机物，通常所说的熔
融盐是指无机盐熔融体。
固态显热储热材料主要包括铸铁、铸钢等金属储热材料、耐
火砖类、混凝土等。相较于液态，固态显热储热材料可以满足更
高温度的储热，同时可以降低储热成本。
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二、光热发电技术与储热材料
（一）储热材料
3、显热储热材料
图11 液态显热储热材料的性能及成本 8
二、光热发电技术与储热材料
（一）储热材料
采用这种光电转换技术的电站称为太阳能热发电站。光学聚光比 是区别不同聚光型太阳能热发电技术的主要指标。聚光比和太阳能 热发电的系统效率（光-电转换效率）密切相关。一般来讲，聚光比 越大，太阳能热发电系统可能实现的集热温度就越高，整个系统的 发电效率也就越高。
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一、光热发电原理及市场潜力
（二）市场潜力
太阳能光热发电（CSP）
产业研究
2015年4月8日
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目录
➢一、光热发电原理及市场潜力 ➢二、储热材料与光热发电技术 ➢三、储热发电与光伏发电对比 ➢四、国外光热发电产业发展态势 ➢五、我国光热发电产业发展态势
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一、光热发电原理及市场潜力
（一）光热发电原理
太阳能光热发电是利用光学系统聚集太阳辐射能，通过加热工 质产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电。其工作原理简言之就是将光能 转化为热能，再转化为电能。