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岩床热能储存与太阳能集热器的工业应用：模拟、实验和参数分析
供暖约占全球所有最终能源消耗的 50%。为了减少供暖碳排放，必须使用可再生能源。为了解决可再生能源的间歇性问题并提供操作灵活性，需要低成本、多功能的热能存储单元集成系统。岩石基高温热能存储（高达 600 ◦ C）与高温太阳能集热器相结合，为减少中温（100 ◦ C – 250 ◦ C）工业过程中蒸汽锅炉的天然气消耗提供了一种解决方案。本研究使用实验数据开发并验证了现有垂直流 1 MWh 高温热存储单元的二维模型。进行了参数研究以评估关键设计参数及其对温度曲线和充电效率的影响。发现充电效率在 77 – 94 % 范围内。该中试规模模型在数值模型中被扩大到工业级 330 MWh 存储，其中输出温度和流量表示恒定功率输出，同时考虑到太阳能集热器的残余输入热量。
适用于中温应用的岩床热能储存
图 3 重建下列过程中的温度：a) 600 C/200 m 3 /h 充电，b) 随后 200 m 3 /h 放电。c) 200 C/200 m 3 /h 充电，d) 随后 200 m 3 /h 放电。
岩床热能储存-CFD分析
热储能过程可分为化学过程和物理过程[14,15]，其中物理储热又细分为显热储热（SHS）和潜热储热（LHS）。SHS 是最简单、最常见的储热形式。在此过程中，热量通过改变材料温度但不改变相态的系统进行交换。床层温度主要通过传导、对流和辐射来改变，从而吸收（或释放）热能。在这些解决方案中，储存材料的温度值变化非常缓慢。显热可以用以下公式描述[14,16,17]：