▲ 中科院過程所研究員黃云在論壇上作主題報告

1、中國近幾年儲熱裝機約4GW

發(fā)展前景巨大

由于能量的不同存在形式以及不同的用途，發(fā)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(tǒng)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(tǒng)計介紹，全球儲能方向所發(fā)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(fā)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(fā)展中還未得到爆發(fā)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(tǒng)計，儲熱的體量已經有所上升，最新的全球統(tǒng)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。總的來看，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。

▲ 全球儲能裝機情況

2、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(tǒng)為例，常規(guī)的電力系統(tǒng)發(fā)電負荷率和發(fā)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(qū)域供能和大型核電同樣也有調峰需求，因此增加儲能系統(tǒng)就可以提高系統(tǒng)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(tǒng)煤電中，系統(tǒng)儲熱動態(tài)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(tǒng)響應速度。儲熱還是太陽能熱發(fā)電和壓縮空氣/液態(tài)空氣儲能技術的關鍵，也是目前解決我國三北地區(qū)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(yè)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。

3、儲熱未來發(fā)展面臨技術與科學挑戰(zhàn)

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(fā)初期。

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

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(qū)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(qū)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(yōu)化設計與排列組裝，實現儲熱換熱裝置的優(yōu)化設計以及材料模塊、單元、儲熱換熱裝置的規(guī)模化制造。

在系統(tǒng)集成與優(yōu)化方面，需要注意能源系統(tǒng)集成儲熱技術的復雜動力學，系統(tǒng)動態(tài)模擬與優(yōu)化，以及復雜系統(tǒng)的動態(tài)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(tǒng)的寬廣尺度范圍，其挑戰(zhàn)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(tǒng)性能的關聯(lián)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(tǒng)性能的關系。