中国可再生能源学术大会太阳能热发电分会在中北大学成功召开

　　4月1日，第十八届中国可再生能源学术大会暨双碳产业创新发展大会以南京主会场联动多地分会场方式召开。大会以“绿色能源·创新引领”为主题，由中国可再生能源学会联合东南大学、江苏省科学技术协会、南京市鼓楼区人民政府共同主办。来自可再生能源及相关领域高等院校、科研机构、企事业单位、金融投资机构及新闻媒体代表800多人参加了南京主会场会议。会上发布了科技奖名单并进行颁奖。其中，兰州大成科技股份有限公司等完成的“熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统关键技术及应用”获技术创新二等奖，首航高科能源技术股份有限公司等完成的“100MW级熔盐塔式光热发电站熔盐储热装置技术”获技术创新三等奖。北京工业大学等完成的“太阳能相变蓄热日光温室技术体系及应用”获技术发明一等奖。

　　作为第十八届中国可再生能源学术大会的专业分会，4月2日，“太阳能热发电分会”在山西省太原市中北大学学术交流中心成功举办。“太阳能热发电分会”由中国可再生能源学会主办，中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会、中北大学联合承办，山西能源学院、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟（简称国家光热联盟）协办。

　　中北大学党委常委、副校长苏铁熊，山西能源学院党委委员、副院长刘汉涛，中国可再生能源学会太阳能热发电专委会主任委员、国家光热联盟理事长、中国科学院电工研究所研究员王志峰，中国可再能源学会太阳能热发电专委会副主任委员、中国科学技术大学讲席教授季杰，中北大学能源与动力工程学院党委书记顾宁，副院长胡胜亮，国家光热联盟副理事长、浙江大学教授肖刚，以及相关高校、科研机构、行业企业等130多名代表参会。中国可再生能源学会太阳能热发电专委会、 国家光热联盟秘书长杜凤丽主持开幕式。

　　苏铁熊副校长在致辞中介绍，中北大学是一所多科性教学研究型大学，被誉为“人民兵工第一校”，科研成果广泛应用于国家载人航天、深空探测、重大武器型号等。中北大学能源与动力工程学院是在国家能源结构调整，山西省寻求转型发展，初步建成国家新型能源基地的关键时期应势而立。近年来，围绕太阳能综合利用技术，在太阳能制氢与海水淡化、新能源材料、高效换热设备开发与微流动等方面开展了相关研究并取得了一定的研究成果。他希望中北大学的师生把握此次良机，向在座的专家、学者虚心请教，充分交流，深入推进学校相关学科的繁荣发展，为行业培养更多高质量科技人才，服务国家战略。

　　王志峰研究员在致辞中表示，根据太阳能热发电的发展历程，前沿科技动态以及在新一代能源系统中的定位，太阳能热发电今后的发展重点可以总结为“三高一大”，即：高精度、高参数、高调峰速度，大容量。

　　在中北大学能源与动力工程学院梁君飞教授和雷广平副教授的主持下，会议围绕太阳能高温热发电、太阳能光热综合利用以及高温储热技术等主题进行了14个口头报告。演讲嘉宾及报告简介分享如下（按照主题发言顺序）：

 

　　报告题目：曲面光伏光热建筑应用研究

　　报告简介：太阳能光伏光热建筑综合利用 (BIPV/T) 技术应用前景广阔，是实现双碳目标的重要途径。曲面是建筑构成的重要元素之一，可以创造丰富多彩的空间形态和视觉效果，在传统地域建筑与现代建筑外表皮结构上应用广泛。 近年来，柔性太阳能电池发展迅速。结合柔性光伏技术的曲面光伏光热建筑将实现多效功能与美学设计的有机融合。本次报告着眼于新型曲面光伏光热系统在屋面与建筑外立面的应用研究，介绍了铜铟镓硒曲面瓦结构在平 / 曲形态下的性能表现、曲面光伏瓦随倾角变化的光电表现、多功能曲面光伏光热屋顶建模与热电输出、曲面型铜铟镓硒光伏热水阳台非采暖季时的系统性能提升、曲面型碲化镉光伏幕墙案例。

　　报告题目：浅谈太阳能高温布雷顿循环发电技术的研究进展与发展趋势

　　报告简介：大力发展可再生能源是我国“新型能源体系”建设的核心内容之一。随着波动性可再生能源发电（光伏、风电等）规模的持续增长，亟需开发低成本的可再生电源调峰技术，提升电力系统调节能力，保障电力系统安全运行。发展耦合热化学储热的太阳能高温布雷顿循环发电技术是解决波动性可再生能源发电规模化调峰问题的有效途径之一。基于金属氧化物的高温热化学储能技术的储热温度可达800℃以上，与太阳能高温布雷顿循环热发电系统具有很好的适配性。布雷顿循环的运行温度高、调峰速度快、综合效率高，可以响应波动性电源对灵活性调节的需求，发展潜力巨大。

　　报告题目：线性菲涅尔聚光集热系统光热流固耦合特性研究

　　报告简介：线性菲涅尔式聚光集热系统因其具有着结构简单、成本低、风阻小、土地利用率高等优点，在近年来受到广泛关注。本研究通过建立线性菲涅尔聚光集热系统光热流固耦合模型，以带有复合抛物面聚光器（CPC）的线性菲涅尔集热器为研究对象，对不同进口温度、流速、入射光角度工况下，集热管的表面能流密度分布、温度分布、热形变等热力性能进行研究。结果表明，在DNI为1000 W/m²，集热器表面平均能流密度随着入射光角度的降低而下降，能流密度的均匀度随入射光角度的降低而下降。集热效率随着进口温度的升高而降低，流速对于集热效率的影响较小。在本文所模拟的工况内，入射光角度为90°，进口温度523.15k，集热效率最高，为71.26%。入口温度、流速、入射光角度均会对集热管挠度产生影响，所模拟工况内，最大挠度3.18mm。

 

　　报告题目：基于超级计算机的大规模定日镜场风压分析

　　报告简介：塔式太阳能热发电站的场地空旷，无遮挡，风力较大。定日镜的镜面面积可能超过100m²，受到的风荷载较大。定日镜和集热塔之间的太阳光反射距离达1000m以上，在风荷载作用下，镜面板的微小位移、挠度和偏转会导致反射精度达不到要求。我国太阳能热发电系统结构的设计大多是参照国外已有的标准和参数进行设计。由于地理位置、地面地貌状况和气候条件的不同，完全按照国外的资料设计的系统往往不能满足强度和刚度要求，所以急需按照我国的实际情况对太阳能热发电系统结构的抗风问题进行系统全面的理论和试验研究。近年来，课题组通过风洞试验、理论分析、数值模拟及现场实测等技术手段对太阳能热发电系统抗风问题开展了研究，取得了多方面的成果，特别是针对定日镜镜场规模巨大，风洞实验难以满足实际实际需求的问题，应用超级计算机对于大规模定日镜场的风压分布进行分析，取得了相关的研究成果。

　　报告题目：氯盐储能耦合氦氙布雷顿循环、超临界二氧化碳循环以及联合循环的比较分析

　　报告简介：氯盐作为第三代聚光太阳能热发电站（CSP）的储热与传热介质，在常压条件下，其运行在700℃仍具有热稳定性。本文基于质量守恒、动量守恒与能量守恒，建立氦氙布雷顿循环、超临界二氧化碳循环以及联合循环三种模型。同时基于超高温熔盐储能项目的接口参数，对三种热力学循环进行参数分析。

　　报告题目：含光热发电的新能源生产模拟技术研究

　　报告简介：光热发电具有一定储存能力，对大型新能源基地构建具有重要支撑作用。针对光热发电的运行特性，从电力系统运行的角度出发，分析了光热发电并网技术要求，建立了不同类型光热发电的运行模拟模型，以及含光热发电的新能源电力系统时序生产模拟模型；基于建立的模型，分析了不同容量规模、不同储热时长光热发电对系统运行的影响，以期为光热发电的规划发展提供技术支撑。

　　报告题目：太阳能辅助垃圾气化联产技术与应用

　　报告简介：利用太阳能处置生活垃圾和农林固废，实现绿色燃气、电力和热力供应，采用太阳能聚光集热方法，解决太阳能/自热耦合固废合成气转换热值增益机理及能量高效利用问题。通过太阳能固废气化能量转化、高效太阳能吸收—反应器设计、太阳能聚光集热与反应器匹配特性、系统集成与间歇性管理等基础问题的研究，旨在发挥太阳能与自热固废气化结合的协同效应，建立一种高效且稳定的太阳能固废气化合成气转化及综合应用方法。为拓展太阳能热利用、太阳能热化学方法的使用场景，发展一种分布式太阳能高温固废能源转化实现燃气、电力和热力供应方法奠定基础。

　　报告题目：中低温热能驱动的热力循环中非共沸工质的主动分离

　　报告简介：组分可调型热力循环是中低温热能高效转换领域中的研究热点，而T形管是组分调节的主要依托装置。为解决T形管组分分离效率偏低的问题，提出了主动分离方法（即利用额外的能量输入主动增加组分分离的动力）。首先采用MD（分子动力学模拟）方法对其分离机制进行研究，结果表明：在温差驱动下，非共沸工质发生明显的组分分离，且撞击型的分离效果略高于顺流型。其次采用数值方法对其应用可行性进行验证，结果表明：主动分离方法会使得T形管的组分分离效率提升。当温差为0-25K时，提升幅度为2.93~341%。最后基于数值模拟数据分析了T形管主动分离技术在自复叠制冷系统中的应用情况，结果表明：加入主动分离技术的自复叠制冷系统的COP可提升0.13~4.53%。

　　报告题目：槽式聚光太阳能驱动天然气化学循环制合成气研究

　　报告简介：太阳能热化学制氢是太阳能利用领域一个重要方向，本研究主要围绕高温聚光太阳能驱动天然气重整制氢能效低、反应器辐射热损失关键问题，开展了槽式聚光太阳能与天然气基化学循环制互补制氢方法与实验研究。设计研制了10kWth槽式聚光太阳能驱动甲烷-氧化镍化学循环制氢实验装置，实验研究发现，当太阳辐照为920 W/m²左右时，甲烷最佳转化率可达91.74%，太阳能向化学能的转化效率51%~59%，实验建立了聚光太阳能与甲烷镍基化学循环制氢还原反应动力学方程，阐释了太阳直射辐照强度与反应速率关系特性规律。构建了镍基复合表面晶格结构模型，揭示了化学循环能够降低甲烷制氢温度微观反应机制。该研究为发展太阳能热化学互补制氢技术提供了科学与实验依据。

　　报告题目：高温熔盐的设计、传蓄热特性及其工程应用研究

　　报告简介：在“双碳战略”下，由于高温熔盐具有热稳定性好、使用温域宽、传蓄热性能优良、储能密度大和成本低等特点，因而在光热发电、核能发电、清洁供热、火电厂调峰调频、废热余热回收等诸多领域具有广泛的应用前景。本研究针对不同应用场景，采用计算热力学结合实验技术等手段，设计了系列高温熔盐，研究高温熔盐的传蓄热特性和工程化应用。经过十多年的研究，掌握了高温熔盐的配方设计、合成净化、腐蚀评价控制和传蓄热特性等核心关键技术，建立了先进的熔盐物性分析测试平台和熔盐热工试验回路平台，成功制备了低腐蚀高稳定的 3.5 吨高端氯盐，已用于熔盐高温试验回路；开展了储能用硝酸熔盐、碳酸熔盐的研制开发，成功研制出高储热密度、高使用温度、高储 / 放热速率、低成本、环境友好的高端熔盐。拥有国内外先进设备和高水平的技术队伍，具备无机熔盐组成和微 / 痕量成分定性定量检测和分析方法开发能力，可准确测定无机熔盐比热、导热系数、表面张力、密度、粘度和蒸汽压等热物性参数，具备评估各类熔盐综合性能的独特优势，平台已获得 CMA 和 CNAS 资质，可为熔盐质量控制、生产工艺优化、新型熔盐研发提供技术支撑。

　　报告题目：双碳愿景下熔盐长时储能技术的应用场景及研发进展

　　报告简介：熔盐具有液体温度范围宽、使用温度高、储热密度大、成本低、传热性能好、压力低、粘度小等优点，是一种理想的高温传热储热介质，在光热发电、火电厂调峰调频、储能电站、清洁能源供热、风光储能等方面具有重要的应用前景。熔盐储热在发电侧、电网侧和用户侧均能发挥作用，是实现我国“碳达峰、碳中和”战略目标的重要支撑技术之一。北京工业大学开发了低熔点高分解温度系列熔盐专利配方，拓宽了液体温度范围；制备了低熔点熔盐纳米流体，显著提升了比热、导热系数和对流传热系数，试验和计算获得了熔盐受迫、自然、混合和纳米流体对流传热通用关联式；开发了电热熔盐蓄热供热、单罐熔盐蓄热、低熔点熔盐太阳能热电、火电厂调峰熔盐蓄热等专利技术，成功进行了示范。

　　报告题目：二维超薄材料与熔盐复合储热材料的制备及性能增强机制

　　报告简介：以利用原子层厚超薄二维纳米片增强相变储热材料的热物性为目标，分别开展以太阳盐和石蜡为基体制备高效复合储热材料，并将其应用于太阳能热收集以及电池热管理应用领域的研究。1. 利用液相剥离的方法制备了原子层厚超薄二维六方氮化硼纳米片，在此基础上制备了增强型太阳盐基复合相变储热材料，阐明了六方氮化硼对太阳盐基相变储热材料热性能的改善机理，同时解决了太阳盐热导率低，比热容低以及高过冷度的问题；2. 基于原子层厚的六方氮化硼和石墨烯，利用共价键和离子键协同作用，制备高机械强度的三维定向气凝胶结构，并采用真空浸渍的方式将石蜡进行封装，解决了石蜡低热导率、传热不均匀以及渗漏的问题。

　　报告题目：高温单质硫热储能技术研究

　　报告简介：发展高温热储能技术将促进可再生能源规模化利用，是支撑我国构建新型电力系统并实现“碳达峰”、“碳中和”战略目标的重要研究方向。相比硝酸基熔盐等商用储热材料，单质硫拥有高温稳定、熔点低、成本低等明显优势，是新型的高温热储能材料。基于单质硫的储热系统有望与高效热发电系统如超临界火电等耦合，成为电网规模的低成本储能核心。本次报告将围绕高温硫热储能技术的发展进程进行介绍，分享报告人针对该技术方向上的储热材料、设备和系统等方面的研究成果，并讨论该技术在未来规模化过程中亟需解决的物性调控、腐蚀控制等方面亟需解决的技术挑战。

 

　　报告题目：两级氨水再吸收系统不同溶液浓度下储能特性

　　报告简介：吸收式循环储热能量以浓度差的形式存在于溶液中，故工质储热温度与环境无温差，能够在环境长期存放。然而传统吸收式循环的工作压力受部件温度制约，在温度确定的条件下，只有通过内部增级方式来增大储热密度，COP 亦有所损失，性能系数与输出能量存在矛盾。在吸收式循环基础上，通过高压吸收器、低压发生器取代冷凝器、蒸发器，循环可通过调节压力来增大储热密度，增级回热后输出热量品位和储热密度可进一步增大。本报告基于再吸收循环构建了其在储热场景的适用形式，研究再吸收储热循环在住宅供热情景下的热力性能表现。

　　王志峰研究员在闭幕总结中表示：本次会议学术性强，交流氛围好、内容丰富。与会嘉宾围绕太阳能热发电的前沿技术、多元化利用、高温储热技术等分享了研究成果和创新设想，提出了许多独具特色的科学见解和观点，为推进太阳能热发电科学技术发展搭建了一次很好的沟通交流平台，贡献了力量。