储热系统是光热发电厂中最重要的一个组成部分，可提高系统可靠性、持续可供性和降低成本。 储热系统按热的形式可分为三类：显热储热、相变储热和化学储热。
显热储热
利用物质本身在温度的升高或降低过程中进行热量的储存和释放。显热储热通过物质间相互直接接触进行热交换，过程相对较为简单可行。在储热工业中显热储热技术相对成熟。
液体显热储热材料：熔融盐、合成油、水等。
固体显热储热材料：铸钢、岩石、石灰石、石英砂、陶瓷、混凝土等。
这些物质都可作为不同温度范围和不同应用中的显热储热介质。由于显热储热材料是依靠储热材料本身的温度变化来进行热量贮存的，放热过程不能恒温，储热密度小，造成储热设备的体积庞大，储热效率不高，而且与周围环境存在温差会造成热量损失，热量不能长期储存，不适合长时间、大容量储热，限制了显热储热材料的进一步发展。
相变储热
利用材料在温度变化过程中发生相变过程中的可逆反应来储存与释放能量。其英文全称为Phase Change Materials, 简称PCM。
具体相变过程为：当环境温度高于相变温度时， 材料吸收并储存热量，以降低环境温度；当环境温度低于相变温度时，材料释放储存的能量，以提高环境的温度。
常见的相变过程有固-液、固-固、固-气、液-气这四种， 并以前两种研究较多。
固-固定形相变材料主要是通过晶体有序-无序结构转变，进行可逆储热和释能，由于它在相变过程中不生成液体或气体。具有体积变化小、无过冷、无相分离、无腐蚀、传热性较好、性能稳定且寿命长等优点，是一种理想的储热材料
固-液相变材料主要包括水和盐、无机盐、金属或合金、部分有机物等，缺点是容易出现过冷和相分离现象。
过冷：物质冷凝到冷凝点时并不结晶，必须到冷凝点温度以下才结晶，致使相交温度发生波动。
相分离：多次反复的相变过程中，常常发生盐水分离，有部分盐类不溶于结晶水而沉于底部，不再与结晶水结合形成分层现象，导致储热能力大幅度下降，缩短了使用周期。
化学储热
伴随着物质可逆化学反应，反应过程中会吸收或者释放一定的能量。在受热和受冷时发生可逆反应，分别对外吸热或放热，这样就可把热能储存起来。
一般比较典型的化学储热体系有CaO-H2O、MgO-H2O、H2SO4-10H2O等。
高温化学能储热材料主要通过一些可逆的化学反应实现能量的储存与释放， 其过程和设备复杂，而且工艺和技术难度高，成本也高。
化学反应储热材料具有储热密度高和清洁、无污染等优点，但反应过程复杂、技术难度高，而且对设备安全性要求高，一次性投入大，与实际工程应用尚有较大距离。
储热容器
双罐储热---利用2个储热箱，即1个热箱和1个冷箱来储存热量。储热时冷箱内的储热介质吸热后储存在热箱内，需要时把热量释放出来后再回到冷箱。
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