Progreso en la investigación de la tecnología de almacenamiento térmico de partículas sólidas por calentamiento eléctrico

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摘要

【Objetivo】 Bajo el contexto de "pico de carbono" y "neutralidad de carbono", la capacidad instalada de energías renovables en China continúa aumentando, pero sus características intermitentes y fluctuantes imponen requisitos más altos sobre la capacidad de almacenamiento a largo plazo del sistema eléctrico y la flexibilidad en la regulación de la carga. La tecnología de almacenamiento térmico con partículas sólidas a alta temperatura mediante calentamiento eléctrico ha recibido amplia atención en la industria debido a ventajas como alta temperatura de calentamiento, amplio rango térmico de almacenamiento, bajo costo de materiales, buena estabilidad térmica del medio, respeto ambiental del sistema y destacado potencial de acoplamiento con sistemas de energía renovable y centrales térmicas de carbón. Para aclarar el estado actual del desarrollo de esta tecnología, sus cuellos de botella clave y las direcciones futuras de investigación, este artículo realiza una revisión sistemática y resumen del progreso de investigación. 【Análisis】 Este artículo se centra en dos métodos típicos: calentamiento resistivo e inductivo, donde se revisan sistemáticamente los principios básicos, características de transferencia de calor, materiales de partículas aplicables y parámetros clave de equipos representativos; se compara especialmente las tres técnicas (calentamiento resistivo indirecto, calentamiento resistivo directo y calentamiento inductivo) en eficiencia de conversión eléctrica a térmica, uniformidad de temperatura, complejidad del equipo, compatibilidad de materiales y escalabilidad ingenieril; se resumen escenarios de aplicación y características técnicas de dispositivos típicos como tubos, paneles, lecho fluidizado y lecho móvil; se analizan mecanismos de transferencia de calor en flujo de partículas a alta temperatura, optimización de la eficiencia del calentamiento eléctrico, estabilidad térmica de materiales de partículas, control de costo total de ciclo de vida del sistema y problemas clave en operación acoplada con unidades de carbón. Estudios existentes muestran que la tecnología de calentamiento resistivo tiene un nivel maduro y estructura relativamente simple, con buena factibilidad técnica en sistemas de almacenamiento térmico de partículas a gran escala; el calentamiento inductivo posee ventajas significativas como contacto sin contacto, respuesta rápida y alta adaptabilidad a altas temperaturas, pero aún enfrenta desafíos técnicos como baja eficiencia en conversión electromagnética, alto costo de equipo, dificultad en enfriamiento de bobina y limitaciones en selección de materiales. 【Conclusión】 En resumen, la tecnología de almacenamiento térmico de partículas sólidas a alta temperatura mediante calentamiento eléctrico es una vía tecnológica potencial importante para apoyar la alta integración de energía renovable y la transformación flexible de centrales térmicas de carbón. Las futuras investigaciones deben centrarse en los mecanismos multifísicos acoplados de flujo y transferencia de calor de partículas a alta temperatura, desarrollo de materiales de partículas de bajo costo y alto rendimiento, dispositivos modulares de calentamiento eléctrico, tecnologías eficientes de aislamiento y control de pérdidas térmicas, así como estrategias de control colaborativo multietapa del sistema de almacenamiento, acelerando la aplicación a escala, industrial y comercial de la tecnología.

关键词

calentamiento eléctrico; almacenamiento térmico de partículas sólidas; calentamiento resistivo; calentamiento inductivo

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