中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：太陽(yáng)能熱利用作為重要的可再生能源技術(shù)，是我國(guó)新興能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)之一。由于太陽(yáng)能時(shí)空分布不均、能流密度低的特點(diǎn)，存在利用效率低、成本高、規(guī)模小等缺點(diǎn)。因此，研究低成本、高效的聚光太陽(yáng)能先進(jìn)能源系統(tǒng)，對(duì)于我國(guó)聚光太陽(yáng)能熱利用技術(shù)發(fā)展具有重要的科學(xué)意義。以此為目標(biāo)，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了太陽(yáng)能與化石燃料等多能源互補(bǔ)的機(jī)理、系統(tǒng)集成及技術(shù)驗(yàn)證等理論與應(yīng)用研究。
研究團(tuán)隊(duì)探索了太陽(yáng)能與燃料熱化學(xué)互補(bǔ)過(guò)程中不可逆性減少的能的品位匹配規(guī)律，以反應(yīng)化學(xué)能潛力利用為切入點(diǎn)，重新認(rèn)知了聚光太陽(yáng)能、燃料化學(xué)能、反應(yīng)Gibbs自由能、熱力循環(huán)熱能的最大作功能力及品位的相互關(guān)系，建立了聚光太陽(yáng)能與化石燃料熱化學(xué)互補(bǔ)的品位耦合本征方程，揭示了燃料化學(xué)能燃燒釋放品位降低、聚光太陽(yáng)能集熱品位提升的能量釋放機(jī)理；構(gòu)建和完善了中低溫太陽(yáng)能熱化學(xué)利用吸收反應(yīng)器設(shè)計(jì)方法，建立了太陽(yáng)能吸收/反應(yīng)器多物理場(chǎng)耦合模型，開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)模擬平臺(tái)（PCT-HES），揭示了太陽(yáng)能吸收/反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)分布和熱化學(xué)反應(yīng)、熱應(yīng)力等耦合規(guī)律；提出了“源頭節(jié)能”與“源頭蓄能”的中低溫太陽(yáng)能與燃料熱化學(xué)互補(bǔ)新方法，研制了20kW、百kW系列太陽(yáng)能熱化學(xué)互補(bǔ)發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多能源互補(bǔ)的分布式能源系統(tǒng)技術(shù)驗(yàn)證。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)研制了聚光太陽(yáng)能互補(bǔ)利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成了太陽(yáng)能資源測(cè)量、聚光系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)測(cè)定、吸收/反應(yīng)器傳熱和反應(yīng)耦合關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量和評(píng)價(jià)等；提出了聚光太陽(yáng)能熱利用性能測(cè)試與調(diào)控新方法，發(fā)明了槽式太陽(yáng)能集熱器光學(xué)效率測(cè)試方法等；還拓展了太陽(yáng)能熱化學(xué)互補(bǔ)研究，提出了太陽(yáng)能與生物質(zhì)能熱化學(xué)互補(bǔ)的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的零排放，并開(kāi)展原理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目和國(guó)家科技支撐等項(xiàng)目的支持，相關(guān)研究成果已在Applied Energy、Energy Conversion and Management、International Journal of Heat and Mass Transfer、Solar Energy 等國(guó)際期刊發(fā)表論文10余篇，授權(quán)美國(guó)發(fā)明專利2項(xiàng)、授權(quán)/申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利10余項(xiàng)。
20kW、100kW系列太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
