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儲熱功能不可替代 中國儲熱總完成裝機約4GW 發展前景巨大

中國清潔供熱平臺報道:“儲熱是能量型的儲能技術,因為熱和冷占終端需求的比例很高,因而儲熱具有很強的競爭力和巨大的應用前景,但所受到的重視程度需要加強!

在8月29~30日由中國清潔供熱平臺主辦的2019首屆中國清潔供熱蓄熱論壇上,英國伯明翰大學丁玉龍教授和中科院過程所黃云研究員共同做了題為“熱能存儲技術研究進展-從材料到系統集成與商業應用”的報告。


中國近幾年儲熱裝機約4GW

發展前景巨大

由于能量的不同存在形式以及不同的用途,發展了數種不同儲能技術,我們應該認識到儲能不僅僅是儲電,全球90%的能源預算圍繞熱能的轉換,輸送和存儲,儲熱應該也必將在未來能源系統中起重要作用。

然而,儲熱雖然具有很強的競爭力和巨大的應用前景,所受到的重視程度卻仍需要加強。據報告統計介紹,全球儲能方向所發表的文章主要在鋰離子電池和儲熱兩個方向,這兩個儲能技術方向在2009年以前每年發表的文章數相當,但到2015年鋰離子電池方向的文章總數約為3500篇,是儲熱方向文章數的3.5倍。

而從近十年的專利趨勢來看,鋰電子方向現有專利數遠超出儲熱方面專利,在2006年到2015年間的增速同樣超出儲熱方向,可見儲熱在近年全球儲能發展中還未得到爆發增長,與抽水蓄能等其他成熟的儲能技術相比,還處于剛剛起步到初步應用的階段。

不過,根據最新數據統計,儲熱的體量已經有所上升,最新的全球統計數據顯示,儲熱在儲能中占的比例越來越高,儲熱裝機已經達到14GW。同時因近幾年中國清潔供暖的需求,過去幾年中國已有約4GW以上的儲熱裝機?偟膩砜,全球儲能的市場接近千億美元量級,其中中國也具有很大的市場空間。


儲熱功能不可替代

需選擇合適的儲能技術

關于為何要儲能的問題,報告認為,以電力系統為例,常規的電力系統發電負荷率和發電利用率較低,可再生能源因為有間歇性、波動性,所以也需要儲能,而分布式區域供能和大型核電同樣也有調峰需求,因此增加儲能系統就可以提高系統的安全性、增加效率,在經濟性方面也會有所提升。

在眾多儲能技術中,儲能技術沒有最好的,只有最合適的,儲熱是二次能源,也是連接一次能源和二次能源的紐帶,能源的終端應用形式中,熱能約占70%,因此儲熱集成應用的益處在很多情況下是其他任何儲能技術不能實現的。

例如在傳統煤電中,系統儲熱動態響應的制約點在前端,磨煤/輸送/燃燒,附加儲熱可以大幅度提高系統響應速度。儲熱還是太陽能熱發電和壓縮空氣/液態空氣儲能技術的關鍵,也是目前解決我國三北地區棄風問題(冬季供暖)和南方夏季空調制冷的最有效方法之一。

此外,在工業余熱中,大于30%的能量以廢熱的方式被排放出去,這部分的余熱同樣可以通過合適的儲熱技術加以應用。


儲熱未來發展面臨技術與科學挑戰

當前儲熱技術主要可分為四類:顯熱儲熱、潛熱儲熱、吸附/吸收的熱化學儲熱、可逆反應的熱化學儲熱。據報告介紹,除顯熱儲熱已經使用百年以上,潛熱儲熱(相變儲熱)才剛剛開始使用,其他兩類熱化學技術還處于研發初期。

在當前儲熱技術發展中,儲熱技術在從材料、單元與裝置、優化與集成等方面面臨著多項挑戰。

在儲熱材料方面,當前需要追求更高能量密度、更寬溫域、更長壽命、更高經濟性的材料,為適應太空技術需求,儲熱材料需要往低溫方向拓展,在高溫區同樣也需適應更高的溫度以滿足更多應用場景需求,拓展溫區實現-200~1500℃。

在單元與裝置方面,材料模塊和單元需要進一步優化設計與排列組裝,實現儲熱換熱裝置的優化設計以及材料模塊、單元、儲熱換熱裝置的規;圃。

在系統集成與優化方面,需要注意能源系統集成儲熱技術的復雜動力學,系統動態模擬與優化,以及復雜系統的動態控制。

儲熱的基礎理論研究涵蓋從材料到單元操作再到系統的寬廣尺度范圍,其挑戰在于建立一個一個跨尺度的反饋機制,獲得從材料特性到系統性能的關聯關系,其中包括理解跨尺度的多相輸運現象,從而建立分子層面特性與系統性能的關系。

原標題:儲熱功能不可替代 中國儲熱總完成裝機約4GW 發展前景巨大


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