在“双碳”目标和高比例可再生能源接入背景下，如何将间歇性太阳能与可储运的生物质资源高效耦合，实现连续、稳定、低碳的热电联供，已成为能源系统研究中的重要课题。太阳能驱动生物质气化能够提升燃料品质并减少化石能源消耗，但受太阳辐照波动和昼夜交替影响，系统在非日照时段持续供能能力不足，一直是制约其工程化应用的关键瓶颈。为应对该问题，本研究提出了一种“太阳能驱动生物质气化-合成气化学储能-热电联供”新系统。该研究将太阳热利用、生物质气化、合成气储能、固体氧化物燃料电池（SOFC）、燃气轮机、钯铜膜分离器以及超临界二氧化碳循环进行集成设计，通过 Aspen Plus 与 MATLAB 耦合建模，刻画了气化过程在真实工况下的温度变化特征。通过分析不同太阳辐照强度（DNI）、蒸汽碳比（S/C）和气体分布系数下的性能，并结合典型季节的完整充放电储循环模拟，评估了系统的热力学性能和连续运行能力。该研究成果以“A novel solar-driven biomass gasification combined heat and power (CHP) system enabled by syngas chemical energy storage for continuous operation”为题，发表于《Chemical Engineering Journal》。该研究由李期斌教授团队完成，研究主要结论如下：

（1）研究提出了一种能够实现昼夜连续运行的新型太阳能驱动生物质气化 CHP 系统。系统通过“白天制气并储气、夜间释放储气连续供能”的思路，缓解了太阳能间歇性带来的运行中断问题，为太阳能与生物质协同利用提供了新的系统集成路径。

（2）系统在较宽的DNI范围内对太阳辐照波动具有很强的运行鲁棒性。当 DNI 从 200 W/m² 提高至 1000 W/m² 时，系统电效率仅变化 1.56%，表明所提出系统在较宽太阳辐照范围内都能保持相对稳定的发电性能。

（3）水碳比是影响热电输出分配的重要调节参数。当 S/C 从 2 提高至 4.8 时，系统热效率提升 2.82%，电效率下降 2.92%，但总效率基本保持稳定。这意味着系统可通过调节 S/C 灵活的控制热电转换效率。

（4）合成气化学储能显著提升了系统连续供能能力。研究指出，在完整充放储循环过程中，系统在冬季实现了最高平均总能效 74.62%，而夏季总能量输出最高可达 54.13 MWh，说明该设计在不同季节均具备较强的连续运行潜力。

图1. 太阳能驱动生物质气化与合成气储能耦合 CHP 系统结构示意图

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.176189

作者信息：Hao Zhang, Lin Zhao, Qibin Li*, Haoshui Yu, Junli Li