文 献 综 述

1 引言

能源问题是全球经济发展面临的一个非常严重的问题，常规能源紧缺及越来越严重的环境污染问题，将直接影响到人类可持续发展战略的实施。此时，太阳能作为一种无毒、无公害且储量无穷的自然能源，引起了广泛关注。太阳能热发电系统不消耗化石能源，无污染，是生态环境友好型的发电系统。自20世纪80年代初研究实验成功以后，经过不断的发展与改进，目前美国已经有11座大型太阳能热发电系统并网发电，总装机达36.5万kW^[1]。

虽然太阳能具有储量无穷等优点，但也存在着一个无法避免的缺点，那就是阳光的间歇不稳定性。阳光充足的时候，集热器收集到的辐射量大，能量有剩余；但在受到云层的影响时，集热器收集到的辐射量短时间内不足，汽轮机无法适应这种不可控制的变化，从而影响发电效率^[2]。因此，就必不可少的对太阳能发电的储热系统进行研究，储热系统可以在阳光充足是储存多余的热量，在阳光不足时发出热量供汽轮机运转，起到功率缓冲的作用，另一方面，储热系统可以把白天储存的热量在晚上释放出来进行发电，也就起到了削峰填谷的作用。所以，储热系统是太阳能热发电的一个重要组成部分。

2 储热材料的研究概况

热能储存材料是储热系统中的关键组成部分，其在各领域的应用十分广泛，越来越受到人们的重视。

目前的热能储存材料主要有三大类：显热储存材料、潜热储存材料和化学反应热储存材料，三者各有优缺点^[3,4]：潜热储能也称为相变储能，它是当今世界上流行的研究趋势，其储能密度大约比显热储能高一个数量级，而且放热温度恒定，但其储热介质一般有过冷、相分离和导热系数较小、易老化等缺点；化学反应储能是一种高能量、高密度的储存方式，它的储能密度一般都高于显热和潜热，而且此种储能体系通过催化剂或产物分离方法极易用于长期能量储存，但其在实用时存在技术复杂、一次性投资大及整体效率不高等缺点；显热储热运行方式简单，成本低廉，使用寿命长，热传导率高，但其储热量小且放热时不恒温。显热储热实际上就是利用材料自身的高热容和热导率通过自身温度的升高从而达到储热的目的。

西班牙Plataforma Solar de Almeria(SPA)太阳能热发电站进行了高温混凝土与耐火浇注料的对比测试，两种材料分别浇注成两条储热单元，单条尺寸为0.48#215;0.48#215;23m3。浇注料热容比高温混凝土高20%，热导率高35%，储热性能和耐久性相对较好，但是其成本也比较高；高温混凝土相对成本低，强度高，容易成型，但是其耐高温、耐久性还有待研究^[5]。

而在国内，朱教群教授等人也对高温混凝土储热材料进行了研究，在提高材料热导率方面有较大进步。他们使用抗腐蚀性强于硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的铝酸盐水泥作为胶凝剂，添加热容、热导率大的物质作为骨料来制备混凝土储热材料。研究发现，当铝酸盐水泥含量为10%时，材料的抗压、抗折强度能满足工业需求；材料在350℃时热容值达到了4.5kJ/(kg#183;K)，在500℃附近达到最大值；当石墨含量为3%时，其热导率为1.68W/(m#183;K)，而石墨含量为5%时，整体热导率大于1.7/(m#183;K)[6]。

近几年，国内外在水泥基储热材料方面的研究取得了很大的进展，但是同样面临的问题是混凝土中后期在高温环境下的不稳定性，这使在大工程应用的后期存在非常大的安全隐患，所以在水泥基储热材料进行大规模应用前，还有待进一步的研究。