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初步载人深空探索任务中，设定月壤储能装置表面吸收率为0.9，红外发射率为0.9，聚光比为1，计算结果如图3所示。由图3a可知，在初始温度为100K的条件下，系统在第二个周期以后就达到稳定的温度波动。月壤储能装置的最高温度和最低温度分别为386K和288K。在有太阳辐射的最初50h内，月壤储能装置的温度迅速上升，而后温度逐渐上升。热端温度、冷端温度、吸热过程中的流体温度、放热过程中的流体温度具有相同的温度变化趋势。吸热过程中的流体温度范围在230K和300K之间，可以采用具有合适热物性的液体制冷剂，如HCFC-123等作为工质。图3b示出了昼夜循环中最大电功率和对应最优热效率的变化趋势。可以看出，最大电功率在3172W和1808W之间变化，可为月球基地提供持续电能。系统在稳定循环状态下，对应最优热效率在32.8%和29.7%之间。

图3 月壤储能发电系统模拟结果

在大规模载人深空探索任务中，为提高系统性能，需要采用高吸收率、低发射率的表面材料，以及具有高聚光比的轻质太阳能吸收器。设定月壤储能装置表面吸收率为0.95，红外发射率为0.1，聚光比为10，计算结果如图4所示。由图4a可知，同样，在初始温度为100K的条件下，系统在第二个周期以后就达到稳定的温度波动。月壤储能装置的最高温度和最低温度分别为1210K和532K。

吸热过程中的流体温度范围在440K和900K之间，可以采用具有合适热物性的流体作为工质，如液态金属、熔盐等。由图4b可以看出，最大电功率在11619W和2764W之间变化。系统在稳定循环状态下，对应最优热效率在29.2%和26.7%之间。

图4 月壤储能发电系统模拟结果

针对一些重要设计参数进行了影响分析。图5a示出了聚光比的影响，最大输出功率随着聚光比的增大而增大。在聚光比为1、2、3、4时，最大输出功率分别为3172W、4294W、5071W和5681W，对应最优热效率分别为32.8%、34.0%、34.5%和35.2%。图5b示出了热辐射器面积的影响，最大输出功率和对应最优热效率随着热辐射器面积的增大而增大。在热辐射器面积不断增加时，最大输出功率分别为2568W、3172W、3532W、3788W和3988W，对应最优热效率分别为30.1%、32.8%、34.3%、35.2%和35.9%。图5c示出了热辐射器面积的影响，最大输出功率和对应最优热效率随着热辐射器面积的增大而增大。在热辐射器面积不断增加时，最大输出功率分别为2568W、3172W、3532W、3788W和3988W，对应最优热效率分别为30.1%、32.8%、34.3%、35.2%和35.9%。示出了热漏系数的影响。热漏系数为0.5W/K、1.5W/K、2.5W/K、3.5W/K和4.5W/K时，最大输出功率分别为3213W、3192W、3172W、3152W和3132W，对应最优热效率分别为37.7%、35.1%、32.8%、30.8%和29.0%。可以看出，对应最优热效率随着热漏系数的增大而显著减小，而最大输出功率变化不大。图5d示出了回热器有效因子的影响。回热器有效因子为0.5、0.6、0.7、0.8和0.9时，最大输出功率分别为2823W、2898W、2981W、3071W和3172W，对应最优热效率分别为22.4%、24.3%、26.6%、29.4%和32.8%。可以看出，对应最优热效率随着回热器有效因子的增大而增大，而最大输出功率变化不大。

原标题：推广 | 地外储能发电技术

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