中國儲能網(wǎng)訊：太陽能熱利用作為重要的可再生能源技術(shù)，是我國新興能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標之一。由于太陽能時空分布不均、能流密度低的特點，存在利用效率低、成本高、規(guī)模小等缺點。因此，研究低成本、高效的聚光太陽能先進能源系統(tǒng)，對于我國聚光太陽能熱利用技術(shù)發(fā)展具有重要的科學意義。以此為目標，中國科學院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實驗室開展了太陽能與化石燃料等多能源互補的機理、系統(tǒng)集成及技術(shù)驗證等理論與應(yīng)用研究。
研究團隊探索了太陽能與燃料熱化學互補過程中不可逆性減少的能的品位匹配規(guī)律，以反應(yīng)化學能潛力利用為切入點，重新認知了聚光太陽能、燃料化學能、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，建立了聚光太陽能與化石燃料熱化學互補的品位耦合本征方程，揭示了燃料化學能燃燒釋放品位降低、聚光太陽能集熱品位提升的能量釋放機理；構(gòu)建和完善了中低溫太陽能熱化學利用吸收反應(yīng)器設(shè)計方法，建立了太陽能吸收/反應(yīng)器多物理場耦合模型，開發(fā)了太陽能集熱系統(tǒng)模擬平臺（PCT-HES），揭示了太陽能吸收/反應(yīng)器內(nèi)溫度場、流場分布和熱化學反應(yīng)、熱應(yīng)力等耦合規(guī)律；提出了“源頭節(jié)能”與“源頭蓄能”的中低溫太陽能與燃料熱化學互補新方法，研制了20kW、百kW系列太陽能熱化學互補發(fā)電實驗平臺，實現(xiàn)了多能源互補的分布式能源系統(tǒng)技術(shù)驗證。
同時，研究團隊研制了聚光太陽能互補利用實驗平臺，完成了太陽能資源測量、聚光系統(tǒng)光學參數(shù)測定、吸收/反應(yīng)器傳熱和反應(yīng)耦合關(guān)鍵參數(shù)測量和評價等；提出了聚光太陽能熱利用性能測試與調(diào)控新方法，發(fā)明了槽式太陽能集熱器光學效率測試方法等；還拓展了太陽能熱化學互補研究，提出了太陽能與生物質(zhì)能熱化學互補的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)了二氧化碳的零排放，并開展原理性實驗驗證。
上述工作得到了國家自然科學重點項目、面上項目和國家科技支撐等項目的支持，相關(guān)研究成果已在Applied Energy、Energy Conversion and Management、International Journal of Heat and Mass Transfer、Solar Energy 等國際期刊發(fā)表論文10余篇，授權(quán)美國發(fā)明專利2項、授權(quán)/申請國家發(fā)明專利10余項。
20kW、100kW系列太陽能熱化學發(fā)電實驗平臺
