In direct steam generation (DSG) concentrated solar power (CSP) plants, a common thermal energy storage (TES) option relies on steam accumulation. This conventional option is constrained by temperature and pressure limits, and delivers saturated or slightly superheated steam at reduced pressure during discharge, which is undesirable for part-load turbine operation. However, steam accumulation can be integrated with sensible-heat storage in concrete to provide higher-temperature superheated steam at higher pressure. In this paper, this conventional steam accumulation option (existing) and an integrated concrete-steam TES option (extended) are described and analysed, and their thermo-economic performance are compared taking the 50-MW Khi Solar One DSG CSP plant in South Africa as a case study. The results show that the extended option with five 10-m long, square cross-section concrete blocks, each with 3600 equally spaced tubes, provides an additional TES capacity of 177 MWh compared to the existing configuration as a result of utilising most of the available thermal power in the solar receivers. Moreover, the extended option delivers 58 % more electricity with a 13 % enhancement in thermal efficiency during TES discharging mode. With an estimated additional investment of $4.2M, the levelised costs of storage and electricity for Khi Solar One with the extended TES option are, respectively, 29 % and 6 % lower than those obtained with the existing TES option. With the extended TES option, the projected net present value of Khi Solar One increases by 73 %, from $41M to $71M, at an average electricity price of 280 $/MWh.

在直接蒸汽发电 (DSG) 聚光太阳能 (CSP) 电厂中，常见的热能储存 (TES) 选项依赖于蒸汽蓄积。这种传统的选择受到温度和压力限制的限制，并在排放过程中以降低的压力输送饱和或略微过热的蒸汽，这对于部分负荷涡轮机运行是不希望的。然而，蒸汽蓄积可以与混凝土中的显热储存相结合，以在更高压力下提供更高温度的过热蒸汽。在本文中，以南非的 50 MW Khi Solar One DSG CSP 电厂为例，描述和分析了这种传统的蒸汽蓄积选项（现有）和集成的混凝土蒸汽 TES 选项（扩展），并比较了它们的热经济性能作为案例研究。结果表明，与现有配置相比，具有五个 10 米长、方形横截面混凝土块的扩展选项（每个具有 3600 个等距管）提供了 177 MWh 的额外 TES 容量，这是因为利用了大部分可用的太阳能接收器中的热能。此外，扩展选项在 TES 放电模式下提供 58% 以上的电力，热效率提高 13%。估计有 420 万美元的额外投资，具有扩展 TES 选项的 Khi Solar One 的平准化存储和电力成本分别比使用现有 TES 选项获得的成本低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。方形横截面的混凝土块，每个都有 3600 个等间距的管子，由于利用了太阳能接收器中的大部分可用热能，与现有配置相比，提供了 177 MWh 的额外 TES 容量。此外，扩展选项在 TES 放电模式下提供 58% 以上的电力，热效率提高 13%。估计有 420 万美元的额外投资，具有扩展 TES 选项的 Khi Solar One 的平准化存储和电力成本分别比使用现有 TES 选项获得的成本低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。方形横截面的混凝土块，每个都有 3600 个等间距的管子，由于利用了太阳能接收器中的大部分可用热能，与现有配置相比，提供了 177 MWh 的额外 TES 容量。此外，扩展选项在 TES 放电模式下提供 58% 以上的电力，热效率提高 13%。估计有 420 万美元的额外投资，具有扩展 TES 选项的 Khi Solar One 的平准化存储和电力成本分别比使用现有 TES 选项获得的成本低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。由于利用了太阳能接收器中的大部分可用热能，与现有配置相比，提供了 177 MWh 的额外 TES 容量。此外，扩展选项在 TES 放电模式下提供 58% 以上的电力，热效率提高 13%。估计有 420 万美元的额外投资，具有扩展 TES 选项的 Khi Solar One 的平准化存储和电力成本分别比使用现有 TES 选项获得的成本低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。由于利用了太阳能接收器中的大部分可用热能，与现有配置相比，提供了 177 MWh 的额外 TES 容量。此外，扩展选项在 TES 放电模式下提供 58% 以上的电力，热效率提高 13%。估计有 420 万美元的额外投资，具有扩展 TES 选项的 Khi Solar One 的平准化存储和电力成本分别比使用现有 TES 选项获得的成本低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。在 TES 放电模式下，扩展选项可提供 58% 以上的电力，热效率提高 13%。估计有 420 万美元的额外投资，具有扩展 TES 选项的 Khi Solar One 的平准化存储和电力成本分别比使用现有 TES 选项获得的成本低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。在 TES 放电模式下，扩展选项可提供 58% 以上的电力，热效率提高 13%。估计有 420 万美元的额外投资，具有扩展 TES 选项的 Khi Solar One 的平准化存储和电力成本分别比使用现有 TES 选项获得的成本低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。比使用现有 TES 选项获得的结果低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。比使用现有 TES 选项获得的结果低 29% 和 6%。有了扩展的 TES 选项，Khi Solar One 的预计净现值将增加 73%，从 4100 万美元增加到 7100 万美元，平均电价为 280 美元/MWh。