能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。儲(chǔ)能技術(shù)在促進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)、開放共享、靈活交易、協(xié)調(diào)發(fā)展以及推動(dòng)能源革命和新能源業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。是發(fā)展新能源和可再生能源的核心支撐。在眾多儲(chǔ)能技術(shù)中，熱能儲(chǔ)存是最有前途的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。

 

熱能儲(chǔ)存的行業(yè)定義

能量?jī)?chǔ)存是指通過介質(zhì)儲(chǔ)存能量并在需要時(shí)釋放能量的過程。根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，儲(chǔ)能可分為電能存儲(chǔ)、熱能存儲(chǔ)和氫能存儲(chǔ)。在眾多儲(chǔ)能技術(shù)中，熱能儲(chǔ)存是最有前途的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。

熱能儲(chǔ)存技術(shù)以儲(chǔ)熱材料為介質(zhì)，儲(chǔ)存太陽(yáng)能、地?zé)?、工業(yè)余熱、低品位余熱等，或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為熱能，并在需要時(shí)釋放。為了解決熱能儲(chǔ)存在時(shí)間、空間或強(qiáng)度方面的供需不匹配所帶來的問題，最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率。

與傳統(tǒng)電化學(xué)儲(chǔ)能、工業(yè)電能儲(chǔ)能等其他儲(chǔ)能技術(shù)路線相比，熱能儲(chǔ)能在儲(chǔ)能密度、裝機(jī)容量、使用壽命、成本技術(shù)等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。與壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能這兩種機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)相比，熱能儲(chǔ)能技術(shù)具有占地面積小、成本低、無(wú)面積影響、儲(chǔ)能密度高、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。

 

 

熱能存儲(chǔ)技術(shù)是一種大容量、大規(guī)模的儲(chǔ)能方法，具有高能量密度、高轉(zhuǎn)換效率和最低應(yīng)用成本。它將對(duì)建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系，建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

 

熱能儲(chǔ)存技術(shù)的特點(diǎn)

● 儲(chǔ)能容量大，配置靈活，無(wú)特殊環(huán)境要求

● 具有建設(shè)規(guī)模大、運(yùn)營(yíng)成本高的優(yōu)勢(shì)，規(guī)模效應(yīng)明顯

● 根據(jù)用戶需求，可實(shí)現(xiàn)不同能源等級(jí)的冷、熱、電、汽的聯(lián)合供應(yīng)

● 可實(shí)現(xiàn)調(diào)峰填谷、雙向調(diào)節(jié)，為區(qū)域電網(wǎng)吸收間歇性新能源（風(fēng)電、光伏等）裝機(jī)出力。這是平衡電網(wǎng)峰谷差的最佳解決方案。

 

 

● 儲(chǔ)能電站的循環(huán)次數(shù)多、壽命長(zhǎng)、雙向調(diào)節(jié)功能不會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)期儲(chǔ)熱循環(huán)的效率下降

● 儲(chǔ)存過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，技術(shù)參數(shù)和工藝可控，系統(tǒng)安全性高

 

熱能儲(chǔ)存的應(yīng)用

熱能存儲(chǔ)技術(shù)可以應(yīng)用于供電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。

● 電網(wǎng)側(cè)：現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)可再生能源占比高、電力電子設(shè)備占比高的“雙高”特征，頻率調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)能力不足，系統(tǒng)慣性矩持續(xù)下降，對(duì)電網(wǎng)能量輸出提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。熱能儲(chǔ)存發(fā)電可以通過汽輪發(fā)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)有效地實(shí)現(xiàn)調(diào)頻輸出功率，達(dá)到穩(wěn)定供電的目的

● 用戶端：熱能存儲(chǔ)技術(shù)可應(yīng)用于用戶冷、熱、電綜合能源服務(wù)、海水淡化等場(chǎng)合。在熱能的直接利用中，儲(chǔ)熱技術(shù)比儲(chǔ)電技術(shù)具有更高的能源利用效率。儲(chǔ)熱技術(shù)還包括環(huán)境溫度以下熱能的儲(chǔ)存和利用，即儲(chǔ)冷技術(shù)已在冷鏈相關(guān)領(lǐng)域得到成熟應(yīng)用，市場(chǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。

 

 

● 供電側(cè)：在中國(guó)十大火電公司的生產(chǎn)產(chǎn)量中，熱能儲(chǔ)存發(fā)電技術(shù)將機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的多余蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)熱，通過介質(zhì)儲(chǔ)存。熱能在需要時(shí)釋放，這不僅可以增加供電單元的峰值深度，還可以增加電力單元的峰值負(fù)載能力。大大降低了投資和運(yùn)營(yíng)成本，減少了化石能源供熱生產(chǎn)的碳排放。

 

熱能儲(chǔ)存的發(fā)展趨勢(shì)

● 全球熱能儲(chǔ)存的發(fā)展趨勢(shì)

世界先進(jìn)國(guó)家對(duì)熱能儲(chǔ)存及其發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了各種研究。高溫?zé)崮軆?chǔ)存和發(fā)電技術(shù)已在歐洲、美國(guó)、非洲和中東廣泛商業(yè)化。截至2021年底，全球CSP工廠的裝機(jī)容量約為6.6GW。

美國(guó)能源部的計(jì)劃預(yù)測(cè)，2030年12小時(shí)儲(chǔ)能CSP成本目標(biāo)為5美分/KW·h，可見光熱能存儲(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在發(fā)達(dá)國(guó)家受到高度重視。

● 中國(guó)熱能儲(chǔ)存的發(fā)展趨勢(shì)

近年來，中國(guó)的熱能儲(chǔ)存規(guī)模迅速增長(zhǎng)。2018年，中國(guó)熱能儲(chǔ)存項(xiàng)目的裝機(jī)容量為1.07GW。2019年，中國(guó)的熱能儲(chǔ)存項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量是32.4GW。

2020年，內(nèi)蒙古烏拉特中旗將建設(shè)100MW導(dǎo)熱油槽式CSP電站，配備10小時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)。該項(xiàng)目累計(jì)上網(wǎng)電量2.05億千瓦時(shí)，占同期中國(guó)CSP發(fā)電總量的30.48%。

2021年，已建成3座實(shí)驗(yàn)電站和9座商業(yè)電站并并網(wǎng)進(jìn)行熱能儲(chǔ)存發(fā)電，總裝機(jī)容量521MW。

 

 

“十四五”期間，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化取得重大進(jìn)展，重點(diǎn)行業(yè)能源利用效率大幅提高，煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)得到嚴(yán)格控制。

新型電力系統(tǒng)加快建設(shè)，綠色低碳技術(shù)研發(fā)、推廣應(yīng)用取得新進(jìn)展。綠色生產(chǎn)生活方式廣泛實(shí)施，有利于綠色低碳循環(huán)發(fā)展的政策體系進(jìn)一步完善。

 

結(jié)論

熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)在冷卻、加熱和電力的綜合能源利用方面是高效的。它在儲(chǔ)熱能力、大規(guī)模建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本、運(yùn)行壽命、安全性、發(fā)電等方面具有突出優(yōu)勢(shì)，特別是在吸收間歇性新能源（風(fēng)電、光伏等）裝機(jī)方面。

它對(duì)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。熱能存儲(chǔ)系統(tǒng)是未來大規(guī)模儲(chǔ)能的骨干，具有廣闊的發(fā)展前景，在能源革命中發(fā)揮著重要作用。