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储热技术研究进展与展望

储能科学与技术 2022年第9期11卷 2746-2771页

作者：姜竹邹博杨丛琳谢春萍李传谯耕赵彦琦聂彬剑张童童葛志伟马鸿坤金翼李永亮丁玉龙伯明翰大学化工学院储能研究中心英国伯明翰B152TT 伦敦政治经济学院格兰瑟姆气候变化与环境研究所英国伦敦WC2A 2AE 北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验北京100124 全球能源互联网欧洲研究院德国柏林10623 江苏大学智能柔性机械电子研究院江苏镇江212013 中国科学院工程热物理研究所北京100190 江苏金合能源科技有限公司江苏镇江212499

储热技术在解决可再生能源间歇性问题和提高能源利用效率等方面发挥着重要作用。本文针对储热技术的研究进展,分别从材料、装置、系统、政策干预等方面进行了综述。针对储热材料的性能提升,本文对构建复合型储热材料的配方研究、材料特... 详细信息

储热技术在解决可再生能源间歇性问题和提高能源利用效率等方面发挥着重要作用。本文针对储热技术的研究进展,分别从材料、装置、系统、政策干预等方面进行了综述。针对储热材料的性能提升,本文对构建复合型储热材料的配方研究、材料特性的微观模拟研究,及其相关的制备技术进行了总结。此外,随着高温熔融盐储热材料在光热发电系统中的广泛应用,本文对其产生的高温腐蚀行为与腐蚀防护技术进行了概述。储热装置方面,本文重点介绍了板式、填充床式和管壳式储热单元的强化传热方法。储热系统与应用方面,本文对基于相变储热和热管理、热化学储热、液态空气储能的应用研究进行了概述。最后,储热技术的发展离不开适当的政策干预,因此本文对不同国家针对储热技术制定的相关政策进行了报道。

关键词：显热储热相变储热热化学储热液态空气储能政策与经济

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热储能技术研究现状、热点趋势与应用进展

中国电机工程学报 2023年第S1期 127-142页

作者：曾光纪阳符津铭高鸣李百航中国科学院工程热物理研究所中国科学院大学

构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系是我国实现碳中和的必由之路。作为未来规模储能中坚力量，热储能在推动能源绿色低碳发展方面发挥着不可替代的重要作用。热储能技术可解决热电供需时空与强度不匹配问题，是供热和发电技术创新突... 详细信息

构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系是我国实现碳中和的必由之路。作为未来规模储能中坚力量，热储能在推动能源绿色低碳发展方面发挥着不可替代的重要作用。热储能技术可解决热电供需时空与强度不匹配问题，是供热和发电技术创新突破的核心支撑。该文首先梳理并总结不同工作原理热储能技术研究现状；然后，针对最近十年Web of Science核心合集引文数据库文献，基于可视化图谱分析热储能研究热点和发展趋势，结果表明中国已成为热储能研究领域全球学术中心，相变储热技术是当前最受关注的学术热点和未来发展趋势；最后，简要介绍热储能技术在蓄热式供热和热电解耦领域的应用进展情况。储热水罐和固体储热技术成熟，相变储热技术快速发展，基于熔盐储热的燃煤发电机组高效灵活热电解耦技术将具有较大工程应用潜力。该文为可再生能源供热技术研发和高效灵活热电解耦技术突破提供方向指引和理论借鉴。

关键词：热储能供热热电解耦显热储热潜热储热热化学储热

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储热材料研究现状及发展趋势

储能科学与技术 2017年第5期6卷 1058-1075页

作者：冷光辉曹惠彭浩常春熊亚选姜竹丛琳赵彦琦张赣谯耕张叶龙许永赵伟杰丁玉龙英国伯明翰大学化学与工程学院英国伯明翰B152TT 中国科学院过程工程研究所北京100190 南京工业大学机城与动力工程学院江苏南京211816 中国科学院电工研究所北京100190 北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 全球能源互联网研究院(欧洲分院) 德国柏林10117 南京金合能源材料有限公司江苏南京210047 河南东大高温节能材料有限公司河南鹤壁458030

储热材料的研究是当今世界研究的热点。本文综述了近几年关于显热储热材料,潜热储热材料,热化学储热材料的材料体系、制备技术及性能特点。对各种储热材料组成、结构、制备工艺、性能特点、存在的问题、应用前景及未来的发展趋势进行了... 详细信息

储热材料的研究是当今世界研究的热点。本文综述了近几年关于显热储热材料,潜热储热材料,热化学储热材料的材料体系、制备技术及性能特点。对各种储热材料组成、结构、制备工艺、性能特点、存在的问题、应用前景及未来的发展趋势进行了分析讨论。每种储热材料都存在着各自的优点和不足,为了充分发挥材料的优点,尽量避免其缺点,采用制备复合材料的方法是储热材料研究和应用的重要趋势。目前对新型复合储热材料的制备方式主要有:(1)物理和化学方法制备微/纳米胶囊相变材料;(2)宏观包裹法;(3)混合烧结法制备定型复合相变材料;(4)吸附浸渍法制备复合相变材料等,本文对这些复合储热材料的研究和应用趋势进行了论述。

关键词：储热材料显热储热潜热储热热化学储热综述

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清洁供暖储热技术现状与趋势

储能科学与技术 2020年第3期9卷 861-868页

作者：凌浩恕何京东徐玉杰王亮陈海生中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院北京100864

推进北方地区建筑冬季清洁供暖,是重大的民生工程、民心工程。目前清洁供暖技术种类繁多,各具特点,其中集成储热技术的清洁供暖技术是研究热点。为了全面分析清洁供暖储热技术发展现状和趋势,本文分析并总结了清洁供暖技术、储热技术的... 详细信息

推进北方地区建筑冬季清洁供暖,是重大的民生工程、民心工程。目前清洁供暖技术种类繁多,各具特点,其中集成储热技术的清洁供暖技术是研究热点。为了全面分析清洁供暖储热技术发展现状和趋势,本文分析并总结了清洁供暖技术、储热技术的性能特点和发展现状,并结合二者的性能,分析了典型清洁供暖储热技术发展现状和趋势。结果表明,清洁供暖技术分为清洁燃煤集中供暖技术、天然气供暖技术、电供暖技术和可再生能源等其他清洁供暖技术。其中,利用储热技术的电供暖技术由于可以配合电网调峰,解决可再生能源电力波动性,受到了广泛的关注。储热技术分为显热储热技术、潜热储热技术和热化学储热技术。显热储热技术具有储热规模大、寿命长、成本低、技术成熟度高等优点,是研究最早、利用最广泛、最成熟的技术;潜热储热技术具有储热密度高、放热过程温度近乎恒定的优点,是目前主要研究和应用热点;热化学储热技术具有更大的能量储存密度可实现长期储存热能等优点,但处于实验室验证阶段。清洁供暖储热技术有逐步聚焦的趋势,主流技术包括水储热技术、高温固体电储热技术、相变电储热技术等。本研究可为我国北方清洁供暖技术设计和应用提供参考和依据。

关键词：清洁供暖储热显热储热潜热储热热化学储热

基于流固耦合方法的熔盐储热系统运行性能研究

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基于流固耦合方法的熔盐储热系统运行性能研究

作者：庞仕承东北电力大学

学位级别：硕士

为了能够有效且安全的解决能源的可持续性发展问题,太阳能光热发电被提出并广泛运用。太阳能光热发电作为一种十分重要的可再生能源,能够契合国家所提出的“双碳”的战略目标,具有十分重要的现实意义。然而,太阳能光热发电受制于太阳辐... 详细信息

为了能够有效且安全的解决能源的可持续性发展问题,太阳能光热发电被提出并广泛运用。太阳能光热发电作为一种十分重要的可再生能源,能够契合国家所提出的“双碳”的战略目标,具有十分重要的现实意义。然而,太阳能光热发电受制于太阳辐射的波动间歇性和较低的发电质量。为了解决能源的波动性问题通常引入储能系统,单罐系统能够在一定范围内降低光热发电储热系统的成本。对其开展相关研究对于促进太阳能光热发电的可持续发展有较为重要的意义。本文基于流固耦合计算方法,对使用固体多孔介质和三元硝酸熔融盐的单罐斜温层储热系统开展运行仿真研究,对不同参数对三元硝酸盐储热系统的运行和力学性能的影响进行了分析。参数包括熔盐流速、初始冷盐温度、进口热盐温度、填充物的孔隙率、当量直径、导热系数和比热。本文的主要内容和结论如下:首先,建立了使用三元硝酸盐和多孔介质材料的单罐熔盐斜温层储热系统数值模型并进行了模型验证。对定参数条件的储热罐运行过程进行了仿真,证实了储热罐的运行稳定性。模拟结果表明,储热罐蓄热时长约5.33 h,蓄放热过程中储热罐的蓄放热功率的峰值均在1.92×10k J/h左右,有效蓄热量为6.04×10k J,有效放热量为5.70×10k J,放热效率约为94.4%。最大罐壁机械应力为131.7 MPa。静止扩散分析结果表明,在静止0～24 h的时段内,三元硝酸盐斜温层在静止状态下的稳定性相对较好,并未发生斜温层快速扩散消失的情况;然后,对7个不同典型参数变化对三元硝酸盐储热罐的运行特性进行了影响分析。结果显示,蓄放热的斜温层厚度峰值与进口熔盐流速、初始冷盐温度和多孔介质比热成反比关系,与进口热盐温度、多孔介质的当量直径和导热系数成正比关系,基本不受多孔介质孔隙率变化的影响;蓄放热时长与熔盐流动速度成反比关系,与多孔介质孔隙率和比热成正比关系,其他四个参数基本对蓄放热时间长度没有影响;可以通过适当减小熔盐流速、初始冷盐温度、多孔介质当量直径和多孔介质导热系数,或适当增大初始热盐温度、多孔介质孔隙率和多孔介质比热来增大三元硝酸盐储热罐的有效蓄放热量值;最后,研究了典型参数对三元硝酸盐储热罐力学特性的影响。结果显示,熔盐流速和初始冷盐温度与罐壁机械应力呈负相关,进口热盐温度、多孔介质当量直径、孔隙率、导热系数以及比热值与储热罐罐壁机械应力影响呈正相关规律。在对三元硝酸盐斜温层储热罐整体结构进行设计时,应在结合蓄放热需求和罐壁结构安全的前提下,对各关键的设计参数进行选取。

关键词：光热发电三元硝酸盐显热储热太阳能利用储能技术

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典型熔盐储热系统耦合换热特性研究

典型熔盐储热系统耦合换热特性研究

作者：朱艳龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

太阳能集中技术作为解决太阳能载荷应用问题的关键技术而被广泛地使用和研究。储能系统能够克服太阳能间歇性的缺点,为调整供应和需求关系提供了一种有效的方法。熔盐作为储能系统中的重要工质,其高温工况下的换热特性引起了越来越多的... 详细信息

太阳能集中技术作为解决太阳能载荷应用问题的关键技术而被广泛地使用和研究。储能系统能够克服太阳能间歇性的缺点,为调整供应和需求关系提供了一种有效的方法。熔盐作为储能系统中的重要工质,其高温工况下的换热特性引起了越来越多的关注。然而由于熔盐辐射物性数据的缺乏,辐射传输方程求解的复杂性,很少有关于熔盐导热、对流和辐射耦合换热特性的研究。为了解决上述问题,本研究首先对前人测量的典型熔盐光谱发射率的不确定度进行了分析,结果显示,不确定度是温度和波长的函数,随着波长的增大,测量结果的不确定度也增大。在较短波段内,样品温度的不确定度对总不确定度的影响较大,在较长波段内,信号和容器壁温度的不确定度对总不确定度的影响较大。此外,本研究根据前人计算所得典型熔盐光谱吸收系数,计算了其对应的不同温度的平均吸收系数用于后续的数值仿真。其次,本研究建立了一个三维稳态显热储热系统导热、对流和辐射耦合换热模型,对比了是否考虑辐射时熔盐换热特性的差异。结果显示,在两种情况下,管壁两侧工质轴线温度差异最大可达14%和16%,高温熔盐内部的辐射具有强化换热的作用,并获得了一个考虑辐射换热的无量纲关联式。此外,本研究还分析了熔盐散射反照率及折射率对熔盐换热特性的影响,结果显示,熔盐折射率一定时,熔盐侧轴线相同位置的温度随着散射反照率的增大而增大;散射反照率一定时,熔盐侧轴线相同位置的温度随着折射率的增大而减小。最后,本研究建立了一个二维非稳态轴对称封装颗粒内熔盐相变、对流和辐射耦合换热模型,对比了是否考虑辐射时熔盐熔化速度的差异,其中封装颗粒是潜热储热系统中最重要的储热/释热部分,该模型与文献结果进行了验证。结果显示,辐射的作用尽管不如自然对流那样占主导地位,但是不可忽略。辐射不仅与熔盐的吸收系数和散射反照率有关,还与封装颗粒的形状有关,在研究的五种颗粒中,辐射对红细胞形状和环状封装颗粒的熔盐的强化作用比其余三种形状的明显。

关键词：熔盐储热系统辐射耦合换热显热储热潜热储热

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储热材料技术性能与适用范围研究

石油化工应用 2023年第12期42卷 1-6页

作者：刘绍东贾征王秋萍童根柳楠许志燕宋文明中国石油天然气集团有限公司塔里木油田分公司新疆库尔勒841000 中国石油天然气集团有限公司冀东油田分公司河北唐山063200 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司上海201500 机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司上海201600

储热技术的开发和利用在提高能源转换和利用、解决可再生能源方面起着至关重要的作用,当前的关注热点极高。文章通过对储热技术的研究进展,对相变储热材料、显热储热材料、热化学储热材料三大类储热材料从技术性能、适用范围及应用情况... 详细信息

储热技术的开发和利用在提高能源转换和利用、解决可再生能源方面起着至关重要的作用,当前的关注热点极高。文章通过对储热技术的研究进展,对相变储热材料、显热储热材料、热化学储热材料三大类储热材料从技术性能、适用范围及应用情况方面进行了概述。指出了各种不同形式储热材料的优劣性,将其覆盖到不同温度范围、不同储能规模的能量储存领域,为能源系统提供多种解决方案,为新型储热系统的研究、应用及发展提供参考。

关键词：储热技术相变储热显热储热热化学储热