中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2月5日，中共廣東省委辦公廳、廣東省人民政府辦公廳正式發(fā)布《廣東省建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系2025年行動(dòng)計(jì)劃》，其中提到，強(qiáng)化電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)，開展相變儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等多元技術(shù)示范應(yīng)用。
此前，已有兩個(gè)城市明確推動(dòng)相變儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用，這也意味著，相變儲(chǔ)能這一長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能重要分支示范應(yīng)用的步伐加速。
2024年7月，青島市人民政府發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)國(guó)家碳達(dá)峰試點(diǎn)（青島）實(shí)施方案》要求，推動(dòng)智能微電網(wǎng)、光儲(chǔ)直柔、相變儲(chǔ)能等技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。
2024年9月，長(zhǎng)春市科學(xué)技術(shù)局發(fā)布《長(zhǎng)春市碳達(dá)峰碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)方案》明確，探索超級(jí)電容儲(chǔ)能、新能相變儲(chǔ)能材料及混合儲(chǔ)能技術(shù)、液流電池等技術(shù)的示范應(yīng)用。
在儲(chǔ)能的諸多技術(shù)路線中，儲(chǔ)熱是重要的儲(chǔ)能形式之一，是指將熱能儲(chǔ)存在特定的介質(zhì)中，并在需要時(shí)轉(zhuǎn)化為電能或其他形式能源的技術(shù)。
儲(chǔ)熱技術(shù)又分為顯熱儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能、熱化學(xué)儲(chǔ)能。
相變儲(chǔ)能通過(guò)自身物理相態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中潛熱的吸收和釋放進(jìn)行熱能存儲(chǔ)與供能。
這一儲(chǔ)能技術(shù)的核心是相變儲(chǔ)能材料，在物相變化過(guò)程中，可以與外界環(huán)境進(jìn)行能量交換(從外界環(huán)境吸收熱量或者向外界環(huán)境放出熱量)，從而達(dá)到控制環(huán)境溫度和利用能量目的的材料。
相變材料吸收熱量從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，當(dāng)釋放熱量時(shí)，由液變?yōu)楣虘B(tài)。相變材料在熔化或凝固過(guò)程中雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。伴隨材料的相變過(guò)程，能量相應(yīng)地被儲(chǔ)存與釋放。
相變材料又分為低溫、中溫、高溫三類。
其中，低溫相變材料主要是由有機(jī)相變材料組成，如石蠟、脂肪酸及其衍生物類、多元醇、聚乙烯類等。目前，低溫相變材料在建筑物溫度調(diào)控領(lǐng)域較為廣泛的應(yīng)用。
中高溫相變材料主要由無(wú)機(jī)相變材料組成，大致分為無(wú)機(jī)鹽類和合金類，其中無(wú)機(jī)鹽相變材料具有更大的儲(chǔ)熱溫區(qū)和更便宜的價(jià)格，因而在中高溫儲(chǔ)熱領(lǐng)域具有更大的優(yōu)勢(shì)。
相變儲(chǔ)能材料建立在相變的基礎(chǔ)上，并依賴于熱效應(yīng)，因此其儲(chǔ)能形式主要為熱量，因此，相變儲(chǔ)熱又被稱為潛熱儲(chǔ)熱。
得益于潛熱儲(chǔ)熱的方式，其儲(chǔ)熱過(guò)程近似恒溫，具有優(yōu)異的平衡性和穩(wěn)定性。相變材料的儲(chǔ)熱過(guò)程可逆且壽命長(zhǎng)，易于維護(hù)，單位能量?jī)?chǔ)存成本介于顯熱儲(chǔ)熱和化學(xué)儲(chǔ)熱之間。
此外，由于相變本質(zhì)上是一種物理變化，材料在使用過(guò)程中不易產(chǎn)生有害物質(zhì)，具備較高的安全性。
相比于成本較高且依賴化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)儲(chǔ)熱，相變材料的優(yōu)勢(shì)更加明顯，且在環(huán)保方面更符合新能源發(fā)展和“雙碳”目標(biāo)的要求。
目前，相變儲(chǔ)能材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于分時(shí)電價(jià)用戶側(cè)冷熱儲(chǔ)能、光熱余熱儲(chǔ)能、電信基站、冷凍冷藏、零碳建筑、工業(yè)余熱的回收利用、電力的“移峰填谷”、電子器件的冷卻等。
尤其是在全球能源轉(zhuǎn)型和構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過(guò)程中，相變儲(chǔ)能材料可以直接應(yīng)用于“調(diào)峰填谷”技術(shù)，在電力需求高峰時(shí)段，利用低谷電價(jià)時(shí)段吸收電網(wǎng)過(guò)剩的電能，將其轉(zhuǎn)化為潛熱儲(chǔ)存，當(dāng)電力需求增加時(shí)，則可以釋放儲(chǔ)存的潛熱，供應(yīng)給電網(wǎng)，從而平衡電力供需差異。
另外，隨著長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求增多，儲(chǔ)熱憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將在這一賽道占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。
作為儲(chǔ)熱技術(shù)的分支，相變儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)也將更加凸顯，包括具備長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能能力，能夠有效滿足不同時(shí)段的能源需求；其靈活的應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性使其能夠在多種條件下運(yùn)行；相比于其他儲(chǔ)能方式，相變儲(chǔ)能具有更為經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用成本，以及較低的火災(zāi)和爆炸風(fēng)險(xiǎn)等。
其實(shí)，從政策支持層面看，相變儲(chǔ)能并非新鮮事物，政策支持力度和方向也逐漸加大和清晰。
2017年，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、工信部和國(guó)家能源局就聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》（簡(jiǎn)稱《意見》），其中提到，要集中攻關(guān)包括相變儲(chǔ)熱材料與高溫儲(chǔ)熱技術(shù)及儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)在內(nèi)的儲(chǔ)能技術(shù)和材料、試驗(yàn)示范一批包括大容量新型熔鹽儲(chǔ)熱裝置在內(nèi)的具有產(chǎn)業(yè)化潛力的儲(chǔ)能技術(shù)和裝備。
2020年，教育部、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)文決定實(shí)施儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2020—2024年），其中提到，重點(diǎn)推進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、各類新型電池、燃料電池、相變儲(chǔ)能、儲(chǔ)氫、相變材料等基礎(chǔ)理論研究，強(qiáng)化儲(chǔ)能技術(shù)的原始創(chuàng)新能力，為開發(fā)高效率、低成本、安全可靠的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)提供理論支撐。
2023年8月，國(guó)家能源局對(duì)于《關(guān)于大力發(fā)展熱儲(chǔ)能電能智慧供熱，實(shí)現(xiàn)供熱電能化的提案》進(jìn)行了答復(fù)，對(duì)于相變儲(chǔ)能，國(guó)家能源局在回復(fù)中也重點(diǎn)表明，支持電力企業(yè)開展高效電轉(zhuǎn)熱、相變蓄熱站優(yōu)化運(yùn)行與協(xié)同控制、電網(wǎng)-熱網(wǎng)耦合的市政供暖、電采暖負(fù)荷參與電網(wǎng)互動(dòng)響應(yīng)等技術(shù)研究與示范應(yīng)用。
2024年1月，工信部等十部門聯(lián)合印發(fā)《綠色建材產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱“方案”），在《方案》重點(diǎn)任務(wù)中提出，圍繞低碳零碳 負(fù)碳工程、綠色低碳建造等需求，發(fā)展新型低碳膠凝材料、 低（無(wú)）揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）含量材料、相變儲(chǔ)能材料、 固碳材料、全固廢膠凝材料等新型綠色建材。
2024年12月，中國(guó)工程院發(fā)布的《全球工程前沿2024》報(bào)告，相變儲(chǔ)能被正式列入2024年全球工程研究前沿榜單。
這表明，作為一種極具潛力的新型儲(chǔ)能技術(shù)，相變儲(chǔ)能在冷熱能儲(chǔ)存以及谷時(shí)段電力的熱轉(zhuǎn)化應(yīng)用等諸多關(guān)鍵領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色，對(duì)于我國(guó)解決清潔供能和電力調(diào)峰等重大問(wèn)題具有極其深遠(yuǎn)的意義。
從產(chǎn)業(yè)鏈情況看，中國(guó)化學(xué)賽鼎工程有限公司、相變儲(chǔ)能(北京)科技有限公司、零碳未來(lái)（重慶）能源發(fā)展有限公司、北京宇田相變儲(chǔ)能科技有限公司等一批專注于新型功能相變材料研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的企業(yè)正在崛起。
2024年12月，由中國(guó)化學(xué)賽鼎工程有限公司建設(shè)的清徐相變儲(chǔ)能材料生產(chǎn)基地首車產(chǎn)品順利裝車出廠，正式交付客戶。
該項(xiàng)目總投資2.5億元，分兩期建設(shè)，一期建設(shè)相變材料生產(chǎn)裝置，二期規(guī)劃建設(shè)相變凝膠和相變微膠囊生產(chǎn)裝置，建成投運(yùn)后可年產(chǎn)3萬(wàn)噸有機(jī)相變儲(chǔ)能材料，是目前國(guó)內(nèi)最大有機(jī)相變儲(chǔ)能材料生產(chǎn)項(xiàng)目。
近半年來(lái)，廣東、濟(jì)南、長(zhǎng)春相繼發(fā)文明確開展相變儲(chǔ)能技術(shù)示范應(yīng)用勢(shì)必助推這項(xiàng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的重要分支進(jìn)入發(fā)展的快車道。
盡管如此，相變儲(chǔ)能未來(lái)的發(fā)展仍面臨一系列挑戰(zhàn)，包括如何進(jìn)一步提高儲(chǔ)熱密度和儲(chǔ)熱效率、降低系統(tǒng)初始投資成本，以及優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和安全性等諸多問(wèn)題。
