摘要：镍基合金和含镍不锈钢正在新兴的可再生能源领域，即人们所熟知的太阳能热力发电厂或聚光太阳能发电厂（CSP）中发挥着举足轻重的作用。镍基合金和含镍不锈钢的应用，使太阳能发电行业得以攻克热传输和蓄热技术的挑战。这些材料的应用能够防止项目系统过早降级或避免设备更换成本，使其设计使用寿命高达40年或更长。
根据国际能源机构（IEO 2017）的报告，2015年至2040年之间，可再生能源（包括CSP）的消耗量将以每年2.3%的速度增长，如今全球有40多个太阳能发电厂在运行，还有20个发电厂处于计划阶段或建设阶段。这些工厂都倾向于建在太阳光照充足的地区，诸如西班牙、印度、南非、中国、智利、澳大利亚、中东北非地区（MENA）和美国南部。
早在20世纪80年代，CSP试验工厂就已经开始运行。自那时起，能源的收集和存储技术都取得了长足的进步。太阳能接收塔是已开发出的聚光技术的一种。设计使用熔化的盐作为热传输液体介质。硝酸盐混合物的典型熔点为大于等于130℃（268°F）。它们在保温的存储罐中保持288℃（550°F）的液态。随后将液态的盐通过管道泵入太阳能接收器中，通过聚合的辐射热将其加热至566℃（1050°F）。高温液体随即被送至高温存储罐。高温存储罐带保温，可以将热能存储很长一段时间。
蓄热（TES）可以满足不同的需求和环境条件。如果需要，熔化的盐可以泵到蒸汽发生器中，生产蒸汽并驱动传统的汽轮机和发电机。相比其它大规模应用范围、可再生能源，TES存储技术具有卓越的优势，在某些环境下可以取消发电厂对备用燃料的需求。2013年夏天，西班牙一家熔盐塔系统持续生产36天，每天连续24小时发电——属于首次成功连续生产。
图1 截止2016年，全球CSP系统的总装机容量为4815MW。
2017年，西班牙的太阳能发电量几乎占全球总装机容量的一半，达2300MW。美国装机容量为1740MW，拥有世界范围内最大的两个项目：Ivanpah太阳能发电厂（392MW）和Mojave（莫哈韦沙漠）太阳能发电厂（354MW）。
图2：1）熔盐接收器 2/5）冷盐罐 3）热盐罐
4）蒸汽发电系统 汽轮机/发电机6）空气冷凝器
新月沙丘电站
新月沙丘电站是一个此类型的发电厂，坐落于内华达州拉斯维加斯北部沙漠中的Tonopah镇，装机发电量110MW，配置有10小时的TES蓄热系统。这意味着该厂能够在峰值用电需求时满负荷生产，连续10小时发电。超过10000个定日镜将阳光反射，能量聚集到200m（640英寸）高的接收塔中。每个定日镜都有反射面，所有镜面的总面积为115.7m2（1235ft2）。总聚光面积超过120万m2（1200万ft2）。正式投产于2015年。自那时起，新月沙丘电站已经生产电能超过173GWh，预计满足75000户家庭的用电需求。南非、澳大利亚和内华达州新计划项目设计的基础均是配置有聚光接收塔和熔盐设施的聚光太阳能发电厂。南非红石100MW装机容量项目将为大约20万户家庭提供峰值用电，蓄热时间长达12小时。内华达州的新建大型项目装机容量高达2GW（2000MW），配置有10个太阳能接收塔。不锈钢和镍合金的应用使系统能承受更高的温度，这在之前的熔盐处理中是极大的挑战。由于其高温强度保持期很长——即抗蠕变性能高，设计师和工程师已经转而选择使用镍基合金，诸如UNS N06617，N06625和N06230作为接收器管道的设计材料。因镍含量高，且抗氧化能力强，这些合金在运行温度下能够保持性能稳定。347H（S34709）不锈钢用于高温储存罐。
图3太阳能储存
新月沙丘电站坐落于内华达州拉斯维加斯北部沙漠中的Tonopah镇。装机发电量110MW，配置有10小时的TES蓄热系统。这意味着该厂能够在峰值用电需求时满负荷生产，连续10小时发电。
太阳能接收塔聚光技术
1. 太阳能通过大面积的定日镜反射到195m（640英寸）高的接收塔顶。
2. 低温盐罐里的液体盐泵至接收塔，并在其中被加热到566℃（1050°F）。
3. 接收塔中加热后的盐存储在热盐储罐中。
4. 热盐被从热盐储罐中泵至蒸汽发电机中生产蒸汽，由蒸汽驱动汽轮机发电。
5. 冷盐水288℃（550°F）流回冷盐罐中。
6. 汽轮机中的冷凝蒸汽回收再利用。
