ZnCl 2 基多元熔盐体系的设计及传蓄热性能研究
发布时间：2021-10-07 04:50
太阳能塔式发电结合超临界CO2 Brayton循环技术具有高功率及低成本电力供应的优势,是实现太阳能高效利用的关键。塔式系统的中央接收器产生的流体温度可超过950℃,其在高温条件下运行能够显著提高体系热能储存与转换效率。然而当前大型聚光太阳能发电站中使用的热能存储材料NaNO3-KNO3（60wt%-40 wt%）的运行温度上限通常低于600℃,因此需要寻找具有更高运行温度及优良传蓄热性能的热储存及传递流体。已报道的多元氯化盐NaCl-KCl-ZnCl2（7.5 wt%-23.9 wt%-68.6 wt%）具有优良的热物理性质及高温热稳定性,被美国SunShot计划选择为高温热能存储和转移的潜在候选盐。但由于NaCl-KCl-ZnCl2三元氯化盐的熔点较高,会导致在寒冷天气下的管道冻结;以及其储能密度较低,会导致体系的设计成本升高,因此不能实现大规模商业化应用。基于此,本工作主要开展以下方面的研究:（1）以NaCl-ZnCl2为基础熔盐材料,通过添加化学性...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
990-2015年全球能源产能占比趋势图
第1章绪论1第1章绪论能源的利用对人类社会的发展具有至关重要的作用。电能作为一种洁净，易使用的能量形态，被广泛应用到动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是满足人类需求的重要组成部分，也是科学发展的不竭动力。图1.1为国际能源署（Internationalenergyagency，IEA）统计的关于1990-2015年全球电能产生来源的数据[1]。结果表明全球电能需求持续增长，化石燃料依然是全球电能的主要提供者，供应全球超过60%的电力。图1.2为气候观察组织（Climatewatch，CW）统计的1990-2015年全球CO2的排放量趋势图[2]。过多的化石燃料燃烧直接导致二氧化碳的排放量持续升高，是造成全球气候变暖的主要原因。可再生能源一直是推动全球二氧化碳减排的关键因素，其最终驱动力对于实现《能源与气候政策》规定的目标以及确保各个国家在全球能源市场中的未来竞争力都至关重要。太阳能、光伏、风能等是实现这些目标的可再生能源技术的主要参与者。到2050年以后，能源生产，分配和使用应与可再生技术的总体能源消耗保持一致。但是目前可再生能源供应不能满足用户的需求，利用可再生资源的最大挑战在于其产能受大气条件，地理位置，经济和安全等因素影响。在所有可再生能源中，太阳能储量最为丰富，可预测的全球太阳能资源开发量达到17000亿吨标准煤，同时，因为它可与热能存储技术以及常规燃料结合使用，从而使其具有很高的可调度性，是发展可再生能源的首眩图1.11990-2015年全球能源产能占比趋势图Fig.1.1Trendofglobalelectricitygenerationbysourcefrom1990to2015图1.21990-2015年全球CO2排放量趋势图Fig.1.2TrendofglobalCO2emissionfrom1990to2015
第1章绪论3挑战是找到新的高温储存媒介，提高体系的实际运行温度上限，以便工厂能够在理想的条件下运行。线性涅菲尔式（LF）集热系统由排成一排的平面镜或曲面镜组成，它们跟踪太阳并将其辐射聚焦在固定的接收器上。这种聚光太阳能（CSP）接收器系统设计简单因而降低了成本[4]。但是装有线性菲涅耳接收器的聚光太阳能（CSP）发电厂的发电效率最低，仅有8-10％[4]。该技术目前全世界使用较少，正在使用中的电站有4个，另有10个电站正在开发和建设中，总安装容量约为373MW，远低于其他技术。其中有2座电站使用熔盐作为传蓄热介质，2座电站使用混凝土，4座使用蒸汽蓄能器。尽管就工作温度和容量而言，线性菲涅耳式（LF）无法与抛物线槽式（PT）和太阳能塔式发电（PTO）竞争，但这些发电厂适用于小型地面设施和小型机组，以补充火力发电厂的不足，填补屋顶太阳能集热器与大规模发电设备之间的空白。抛物线碟式发电（DP）使用碟形抛物面反射镜，将阳光能集中并聚焦到接收器上。这种太阳能集热方法可以在最高800℃的工作温度下运行[7]。碟式系统是最高效的聚光太阳能（CSP）技术，可提供高达25-50％的太阳能转换效率[8]。同时，抛物线碟式系统是目前最昂贵的聚光太阳能（CSP）收集器。迄今为止，还没有安装大型的碟式聚光太阳能（CSP）发电厂，仅有两家3MW的发电厂分别于2010年和2013年在美国建造，但并未实际运行。截止到2021年，也没有任何委托或在建的抛物线碟式发电（DP）系统。图1.3现阶段CSP技术类型Fig.1.3GenerallyacceptedCSPtechnologytypes
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study of viscosity characteristics of hightemperature heat transfer molten salts[J]. CHEN YongChang*,WU YuTing,REN Nan & MA ChongFang Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation,Ministry of Education and Key Laboratory of Heat Transfer and Energy Conversion,Beijing Education Commission,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(11)
[2]Study on the NaCl-CaCl2 Binary System[J]. Qiao Zhiyu;Du Ailing;Mo Wenjing;Zhi Jinbiao;Wang Mingsheng;Zheng Chaogui;Duan Shuzhen Dept.of Physical Chemistry,University of Science and Technology Beijing Former Beijing University of Iron and Steel Technology Dept.of Chemistry,Peking University.. Rare Metals. 1989(01)
博士论文
[1]多元熔盐储能材料的相图热力学计算及热物性研究[D]. 李想.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019
本文编号：3421392
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
990-2015年全球能源产能占比趋势图
第1章绪论1第1章绪论能源的利用对人类社会的发展具有至关重要的作用。电能作为一种洁净，易使用的能量形态，被广泛应用到动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是满足人类需求的重要组成部分，也是科学发展的不竭动力。图1.1为国际能源署（Internationalenergyagency，IEA）统计的关于1990-2015年全球电能产生来源的数据[1]。结果表明全球电能需求持续增长，化石燃料依然是全球电能的主要提供者，供应全球超过60%的电力。图1.2为气候观察组织（Climatewatch，CW）统计的1990-2015年全球CO2的排放量趋势图[2]。过多的化石燃料燃烧直接导致二氧化碳的排放量持续升高，是造成全球气候变暖的主要原因。可再生能源一直是推动全球二氧化碳减排的关键因素，其最终驱动力对于实现《能源与气候政策》规定的目标以及确保各个国家在全球能源市场中的未来竞争力都至关重要。太阳能、光伏、风能等是实现这些目标的可再生能源技术的主要参与者。到2050年以后，能源生产，分配和使用应与可再生技术的总体能源消耗保持一致。但是目前可再生能源供应不能满足用户的需求，利用可再生资源的最大挑战在于其产能受大气条件，地理位置，经济和安全等因素影响。在所有可再生能源中，太阳能储量最为丰富，可预测的全球太阳能资源开发量达到17000亿吨标准煤，同时，因为它可与热能存储技术以及常规燃料结合使用，从而使其具有很高的可调度性，是发展可再生能源的首眩图1.11990-2015年全球能源产能占比趋势图Fig.1.1Trendofglobalelectricitygenerationbysourcefrom1990to2015图1.21990-2015年全球CO2排放量趋势图Fig.1.2TrendofglobalCO2emissionfrom1990to2015
第1章绪论3挑战是找到新的高温储存媒介，提高体系的实际运行温度上限，以便工厂能够在理想的条件下运行。线性涅菲尔式（LF）集热系统由排成一排的平面镜或曲面镜组成，它们跟踪太阳并将其辐射聚焦在固定的接收器上。这种聚光太阳能（CSP）接收器系统设计简单因而降低了成本[4]。但是装有线性菲涅耳接收器的聚光太阳能（CSP）发电厂的发电效率最低，仅有8-10％[4]。该技术目前全世界使用较少，正在使用中的电站有4个，另有10个电站正在开发和建设中，总安装容量约为373MW，远低于其他技术。其中有2座电站使用熔盐作为传蓄热介质，2座电站使用混凝土，4座使用蒸汽蓄能器。尽管就工作温度和容量而言，线性菲涅耳式（LF）无法与抛物线槽式（PT）和太阳能塔式发电（PTO）竞争，但这些发电厂适用于小型地面设施和小型机组，以补充火力发电厂的不足，填补屋顶太阳能集热器与大规模发电设备之间的空白。抛物线碟式发电（DP）使用碟形抛物面反射镜，将阳光能集中并聚焦到接收器上。这种太阳能集热方法可以在最高800℃的工作温度下运行[7]。碟式系统是最高效的聚光太阳能（CSP）技术，可提供高达25-50％的太阳能转换效率[8]。同时，抛物线碟式系统是目前最昂贵的聚光太阳能（CSP）收集器。迄今为止，还没有安装大型的碟式聚光太阳能（CSP）发电厂，仅有两家3MW的发电厂分别于2010年和2013年在美国建造，但并未实际运行。截止到2021年，也没有任何委托或在建的抛物线碟式发电（DP）系统。图1.3现阶段CSP技术类型Fig.1.3GenerallyacceptedCSPtechnologytypes
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study of viscosity characteristics of hightemperature heat transfer molten salts[J]. CHEN YongChang*,WU YuTing,REN Nan & MA ChongFang Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation,Ministry of Education and Key Laboratory of Heat Transfer and Energy Conversion,Beijing Education Commission,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(11)
[2]Study on the NaCl-CaCl2 Binary System[J]. Qiao Zhiyu;Du Ailing;Mo Wenjing;Zhi Jinbiao;Wang Mingsheng;Zheng Chaogui;Duan Shuzhen Dept.of Physical Chemistry,University of Science and Technology Beijing Former Beijing University of Iron and Steel Technology Dept.of Chemistry,Peking University.. Rare Metals. 1989(01)
博士论文
[1]多元熔盐储能材料的相图热力学计算及热物性研究[D]. 李想.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019
本文编号：3421392
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