下一代太陽能熱發電技術：顆粒吸熱器和直接儲熱裝置

外媒報導，帶有存儲的清潔太陽能可以幫助歐洲減少排放並提供安全且具有成本效益的電力供應。歐盟資助的研究表明，流化的晶體顆粒勝過熔融鹽作為傳熱和存儲工質。

圖片來源： Gilles Flamant

通常來說，當前最先進的太陽能熱發電站（CSP）一般採用幾種用於傳熱流體（HTF）和存儲工質。但通常，使用這些材料和傳熱過程都有其特定的限制。如熔融鹽已被用作HTF和熱能存儲工質時，運行溫度不會高於565°C，熱電轉化效率不會高於42%。歐盟資助的 NEXT-CSP 項目正在使用流化的耐火顆粒（耐熱分解）作為HTF和存儲工質，可將工作溫度提高到750°C，並能顯著提高太陽能熱發電的效率。

流化工質，提升更高的工作溫度

NEXT-CSP採用了地球上最常見的礦物之一——橄欖石、鎂的天然矽酸鹽和來製造HTF的顆粒。當然，要充分利用顆粒還需要在技術方面進行重大創新，包括開發合適的太陽能熱吸熱器技術和由1300根管組成的新型熱交換器；可與燃氣輪機壓縮機進行聯合循環，其中燃氣輪機壓縮機產生的壓縮空氣在其中流動，然後把該技術集成在塔式太陽能熱發電系統中。該系統由太陽能吸熱器，熱存儲罐，熱交換器，燃氣輪機和冷存儲罐組成。

法國國家科學研究中心的項目協調員Gilles Flamant （CNRS）解釋：在塔頂高處，冷存儲罐中的HTF被反射到新設計的多管吸熱器上的陽光加熱。它進入熱罐，可以在其中儲存，直到您要使用它為止。那時，它通過熱交換器，熱量從顆粒傳遞到壓縮空氣，為汽輪輪機提供動力。為了克服與塔頂空間和重量限制有關的挑戰，所有組件均在法國THEMIS 5MW塔式太陽能熱電站的頂部安裝並經過驗證。

多塔光熱電站將提升20%效率，降本25%

對於商業規模（150MW）的光熱電站，科學家採用了多塔式概念，旨在將典型塔式光熱電站太的整體循環效率從42％提高到48.8％。它也可以作為光熱電站「頂峰式」運行，存儲白天要吸收的熱量，在高峰用電尖峰時段，當電力成本也最高時，這些熱量將在晚上提供。Gilles Flamant得出結論：「在這些條件下，我們預計流化顆粒光熱電站的標稱效率比當前最先進的熔鹽塔式光熱電站還能高出約20％。該設計還將電力成本降低約25％，並顯著降低存儲介質的成本。我們已經成功地證明了固體顆粒可以替代液體用於光熱電站中太陽能的收集和存儲，並且具有成本效益。」

據了解， NEXT-CSP的創新技術已獲得全球專利。應該在十年之內可以商業化，為消費者提供清潔安全的太陽能，比電化學電池為環境提供更綠色的熱能儲存，並為太陽能熱發電行業提供競爭優勢。

延伸閱讀：

Next-CSP是由10個合作夥伴組成的聯盟，旨在實現一個目標：通過開發和集成基於使用高溫（800°C）的新技術來提高集中式太陽能（CSP）電廠的可靠性和性能。作為傳熱流體和存儲介質。為了實現此目標，該項目將在相關環境（TRL5）中以相當大的規模（4 MWth）演示該技術。完整的系統將在「Thémis」實驗性太陽能塔設施（法國）中進行測試。