太阳能作为清洁可再生能源，早已走进我们的生活，但它有个小短板 —— 太阳落山或遇到阴天，发电效率就会大打折扣。而热能存储技术，正好解决了这个难题，让太阳能发电变得灵活又可靠。

聚光太阳能（CSP）系统的核心逻辑很简单：用反射装置把太阳光线集中到接收器上，转化成热能后，既能直接用来发电，也能储存起来留到需要时用。这种“可调度”的特性，让清洁能源真正具备了稳定供电的能力。

自1985年以来，CSP业界已经测试并落地了三种成熟的热能存储技术，每一种都有自己的适用场景和优势。

双罐直接系统：简单直接的“能量搬运工”

这种系统的设计特别直白，收集热能和储存热能用的是同一种流体。

工作时，低温罐里的流体先流到太阳能集热器或接收器中，被阳光加热到高温后，再送到高温罐储存；需要发电时，高温流体流经热交换器产生蒸汽，推动发电设备运转，降温后的流体则回到低温罐，完成一次循环。

早期的抛物线槽式发电厂 (such as Solar Electric Generating Station I，美国的太阳能发电站 I和at the Solar Two power tower in California，太阳能二号发电塔）都用了这种系统。其中槽式电厂选矿物油当传热和储存流体，太阳能二号则用了熔盐。

双罐间接系统：灵活适配的“分工能手”

它的工作流程和双罐直接系统基本一致，核心区别在于“传热”和“储热”用了两种不同的流体。

这种设计主要针对那些传热流体价格高，或者不适合长期储存的电厂。系统会多装一个换热器：高温传热流体先通过换热器，把热量传递给储存流体，加热后的储存流体送入高温罐；而降温后的传热流体则回到集热器重新加热。发电时，高温储存流体再通过热交换器产生蒸汽，流程和直接系统相同。

不过多一个换热器，也会让系统成本稍微增加。西班牙的很多槽式太阳能热发电厂都采用了这种系统，美国也有好几座槽式光热发电厂计划使用，它们大多用有机油做传热流体，熔盐做储存流体。

单罐温跃层系统：省钱高效的“空间利用大师”

和前两种双罐系统不同，它只需要一个罐，里面装着固体介质（最常用的是硅砂），热能就储存在这些介质里。

罐内的介质始终是一部分高温、一部分低温，中间靠一层 “温跃层”（也就是温度梯度层）隔开。储存热能时，高温传热流体从罐顶部流入，低温流体从底部流出，温跃层会慢慢向下移动；需要发电时，反转流体流向，温跃层向上移动，释放出储存的热能来产生蒸汽。罐内流体的浮力效应会让热分层更稳定，能很好地维持温跃层的状态。

只用一个罐的设计，能比双罐系统节省不少成本。之前的Solar One电塔就演示过这种系统，当时用蒸汽做传热流体，矿物油做储存液。

这些蓄热技术的不断成熟，让太阳能发电摆脱了 “看天吃饭” 的局限。未来随着技术进一步优化，清洁、可持续的太阳能，会更稳定地走进千家万户，为我们的绿色生活提供更坚实的能源支撑。

原文：

https://www.energy.gov/eere/solar/thermal-storage-system-concentrating-solar-thermal-power-basics

翻译：董清风