中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：何雅玲，中國(guó)科學(xué)院院士，教授，工程熱物理專家，現(xiàn)任第十九屆中央委員會(huì)候補(bǔ)委員，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)學(xué)科評(píng)議組召集人（動(dòng)力工程及工程熱物理），教育部高等學(xué)校能源動(dòng)力類專業(yè)教指委主任，西安交通大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任。研究方向?yàn)楣こ虩嵛锢?、能源高效轉(zhuǎn)換與利用、儲(chǔ)能科學(xué)與工程等。
能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。
縱觀人類社會(huì)發(fā)展歷史，人類社會(huì)文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源利用的改進(jìn)和革命。
儲(chǔ)能技術(shù)在促進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)、開放共享、靈活交易、協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)能源革命和能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是新能源與可再生能源發(fā)展的核心支撐，儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新突破將成為帶動(dòng)全球能源格局革命性、顛覆性調(diào)整的重要引領(lǐng)技術(shù)。
當(dāng)前，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛加快儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，搶占能源戰(zhàn)略突破高點(diǎn)。
在眾多儲(chǔ)能技術(shù)中，熱儲(chǔ)能是最具應(yīng)用前景的規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。
熱儲(chǔ)能技術(shù)是以儲(chǔ)熱材料為媒介，將太陽(yáng)能光熱、地?zé)?、工業(yè)余熱、低品位廢熱等或者將電能轉(zhuǎn)換為熱能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要的時(shí)候釋放，以解決由于時(shí)間、空間或強(qiáng)度上的熱能供給與需求間不匹配所帶來(lái)的問(wèn)題，最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率。
熱儲(chǔ)能相比于電化學(xué)儲(chǔ)能、電氣儲(chǔ)能等其他儲(chǔ)能技術(shù)路線，在裝機(jī)規(guī)模、儲(chǔ)能密度、技術(shù)成本、使用壽命等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)；
而與壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能這兩種機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)相比，熱儲(chǔ)能技術(shù)具有占地面積小、成本低、儲(chǔ)能密度高、對(duì)環(huán)境影響小、不受地理、環(huán)境條件限制等諸多優(yōu)勢(shì)；
熱儲(chǔ)能技術(shù)作為一種能量高密度化、轉(zhuǎn)換高效化、應(yīng)用成本化的大容量規(guī)?；瘍?chǔ)能方式，將在構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等方面發(fā)揮重要作用。
熱儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：
儲(chǔ)能容量大、配置靈活、無(wú)特殊環(huán)境要求；
具有規(guī)?；ㄔO(shè)及運(yùn)營(yíng)成本的優(yōu)勢(shì)，具有明顯的規(guī)模效應(yīng)；
可根據(jù)用戶需要，實(shí)現(xiàn)多種能源品位冷、熱、電、汽聯(lián)供；
可對(duì)區(qū)域電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)削峰填谷、雙向調(diào)節(jié)、消納間歇性新能源（風(fēng)電、光伏等）裝機(jī)出力，是電網(wǎng)平衡峰谷差的最佳解決方案；
循環(huán)次數(shù)大、壽命長(zhǎng)，且儲(chǔ)能電站的雙向調(diào)節(jié)功能不會(huì)伴隨長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)熱循環(huán)而導(dǎo)致效率降低；
儲(chǔ)放過(guò)程無(wú)化學(xué)反應(yīng)，技術(shù)參數(shù)及過(guò)程可控，系統(tǒng)安全性高。
熱儲(chǔ)能技術(shù)可應(yīng)用于電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)。
對(duì)用戶側(cè)而言，熱儲(chǔ)能技術(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；
在熱能直接利用中，儲(chǔ)熱技術(shù)擁有比儲(chǔ)電技術(shù)更高的能量利用效率；
儲(chǔ)熱技術(shù)還包括儲(chǔ)存和利用低于環(huán)境溫度的熱能，即蓄冷技術(shù)在冷鏈相關(guān)領(lǐng)域已有成熟應(yīng)用，市場(chǎng)規(guī)模亦在持續(xù)擴(kuò)大。
對(duì)電源、電網(wǎng)側(cè)而言，現(xiàn)階段電力系統(tǒng)呈現(xiàn)高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備的“雙高”特征，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量持續(xù)下降，調(diào)頻、調(diào)壓能力不足，對(duì)電網(wǎng)安全提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以有效實(shí)現(xiàn)調(diào)頻；
在火電廠靈活性改造中，熱儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)將機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的過(guò)剩蒸汽熱量轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)熱介質(zhì)的熱能存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)需要時(shí)將熱能釋放，既能增加機(jī)組調(diào)峰深度，也能增加峰負(fù)荷能力，投資和運(yùn)行成本較低，具有明顯優(yōu)勢(shì)。
世界上先進(jìn)國(guó)家對(duì)熱儲(chǔ)能及其發(fā)電技術(shù)開展了多方面研究和投資。
比爾·蓋茨領(lǐng)銜的突破能源基金投資了由Google-X實(shí)驗(yàn)室孵化的Malta熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)；英國(guó)能源技術(shù)研究所與Joseph Swan爵士能源研究中心聯(lián)合研發(fā)電網(wǎng)規(guī)模熱儲(chǔ)能系統(tǒng)；西門子歌美颯公司宣布在德國(guó)北部的漢堡正式投運(yùn)了用火山石將過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)化為熱能的新型電熱儲(chǔ)能（ETES）示范項(xiàng)目，設(shè)計(jì)儲(chǔ)存容量為130 MW·h?，進(jìn)一步推進(jìn)儲(chǔ)能和新能源發(fā)電結(jié)合、與電網(wǎng)結(jié)合技術(shù)的發(fā)展。
高溫?zé)醿?chǔ)能及發(fā)電技術(shù)在歐洲、美洲、非洲、中東地區(qū)已經(jīng)獲得較為廣泛的商業(yè)化應(yīng)用，2008年西班牙建成了歐洲首座槽式光熱電站，熔鹽雙罐儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)7.5 h，電站年運(yùn)行小時(shí)數(shù)高達(dá)3600 h；2015年美國(guó)投運(yùn)了當(dāng)時(shí)全球最大的塔式熔鹽儲(chǔ)熱發(fā)電項(xiàng)目，裝機(jī)量達(dá)110 MW，熔鹽雙罐儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)10 h，儲(chǔ)熱效率達(dá)到了99%。
截至2021年底，全球光熱發(fā)電站的裝機(jī)容量約為6.6 GW，2021財(cái)年美國(guó)能源部資助了20余項(xiàng)光熱發(fā)電研究項(xiàng)目，美國(guó)能源部規(guī)劃預(yù)計(jì)2030年12小時(shí)儲(chǔ)能光熱發(fā)電成本目標(biāo)是5美分/kW·h，可見光熱儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在發(fā)達(dá)國(guó)家很受重視。
我國(guó)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，截至2021年12月，太陽(yáng)能光熱儲(chǔ)能發(fā)電已有3座實(shí)驗(yàn)電站、9座商業(yè)化電站建成并網(wǎng)發(fā)電，總裝機(jī)容量達(dá)521 MW，中國(guó)企業(yè)在國(guó)外總包建成和在建的光熱儲(chǔ)能電站裝機(jī)容量超過(guò)1000 MW。
中廣核德令哈50 MW槽式電站（儲(chǔ)熱9 h）是我國(guó)首個(gè)大型商業(yè)化光熱示范電站，2021年9月19日至2022年1月4日已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行107天，刷新了2020年最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行32.2天的記錄；
2018年，首航高科在敦煌建成了國(guó)內(nèi)首座裝機(jī)容量100 MW熔鹽塔式電站，配置了11 h的熔鹽雙罐儲(chǔ)熱系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)24 h連續(xù)運(yùn)行；
2019年12月31日，我國(guó)在敦煌建成了世界上第一座以熔鹽為吸熱、儲(chǔ)熱工質(zhì)的商業(yè)化線性菲涅爾式光熱發(fā)電站；
2020年，中船新能在內(nèi)蒙古烏拉特中旗建成100 MW導(dǎo)熱油槽式光熱電站，配置10 h熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，據(jù)蒙西電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2021年1月至11月，該項(xiàng)目累積上網(wǎng)電量2.05億kW·h，占全國(guó)同時(shí)段光熱發(fā)電總量的30.48%。
我國(guó)太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電核心技術(shù)已經(jīng)成熟，形成了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)鍵設(shè)備部件已全部國(guó)產(chǎn)化。
2021年10月國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》指出，積極發(fā)展太陽(yáng)能光熱發(fā)電，推動(dòng)建立太陽(yáng)能光熱發(fā)電與光伏發(fā)電、風(fēng)電互補(bǔ)調(diào)節(jié)的風(fēng)光熱綜合可再生能源發(fā)電基地，推進(jìn)熔鹽儲(chǔ)能供熱和發(fā)電示范應(yīng)用。
這對(duì)推進(jìn)太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)和熔鹽儲(chǔ)能供熱規(guī)?；l(fā)展提供了政策指導(dǎo)和保障。
現(xiàn)在，風(fēng)光熱儲(chǔ)互補(bǔ)國(guó)家高度支持，太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電將開啟一個(gè)新的時(shí)代。
總之，熱儲(chǔ)能系統(tǒng)在冷、熱、電綜合能源利用方面效率高，在儲(chǔ)熱容量、規(guī)?；ㄔO(shè)及運(yùn)營(yíng)成本、運(yùn)行壽命、安全性、發(fā)電功率等方面具有突出優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)消納間歇性新能源（風(fēng)電、光伏等）裝機(jī)出力，在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等方面發(fā)揮重要作用，是未來(lái)規(guī)模儲(chǔ)能的中堅(jiān)力量，具有廣闊的發(fā)展前景，在能源革命中發(fā)揮著重要作用。
論文全文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2022年第4期，原標(biāo)題為《熱儲(chǔ)能技術(shù)在能源革命中的重要作用》
