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

 

熱能儲存的行業(yè)定義

能量儲存是指通過介質(zhì)儲存能量并在需要時釋放能量的過程。根據(jù)存儲介質(zhì)的不同，儲能可分為電能存儲、熱能存儲和氫能存儲。在眾多儲能技術中，熱能儲存是最有前途的大規(guī)模儲能技術之一。

熱能儲存技術以儲熱材料為介質(zhì)，儲存太陽能、地熱、工業(yè)余熱、低品位余熱等，或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為熱能，并在需要時釋放。為了解決熱能儲存在時間、空間或強度方面的供需不匹配所帶來的問題，最大限度地提高整個系統(tǒng)的能源利用率。

與傳統(tǒng)電化學儲能、工業(yè)電能儲能等其他儲能技術路線相比，熱能儲能在儲能密度、裝機容量、使用壽命、成本技術等方面具有明顯優(yōu)勢。與壓縮空氣儲能和抽水蓄能這兩種機械儲能技術相比，熱能儲能技術具有占地面積小、成本低、無面積影響、儲能密度高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點。

 

 

熱能存儲技術是一種大容量、大規(guī)模的儲能方法，具有高能量密度、高轉(zhuǎn)換效率和最低應用成本。它將對建設清潔低碳、安全高效的能源體系，建設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)定運行發(fā)揮至關重要的作用。

 

熱能儲存技術的特點

● 儲能容量大，配置靈活，無特殊環(huán)境要求

● 具有建設規(guī)模大、運營成本高的優(yōu)勢，規(guī)模效應明顯

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

● 可實現(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（風電、光伏等）裝機出力。這是平衡電網(wǎng)峰谷差的最佳解決方案。

 

 

● 儲能電站的循環(huán)次數(shù)多、壽命長、雙向調(diào)節(jié)功能不會導致長期儲熱循環(huán)的效率下降

● 儲存過程中沒有化學反應，技術參數(shù)和工藝可控，系統(tǒng)安全性高

 

熱能儲存的應用

熱能存儲技術可以應用于供電側(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，對電網(wǎng)能量輸出提出嚴峻挑戰(zhàn)。熱能儲存發(fā)電可以通過汽輪發(fā)電機組的旋轉(zhuǎn)有效地實現(xiàn)調(diào)頻輸出功率，達到穩(wěn)定供電的目的

● 用戶端：熱能存儲技術可應用于用戶冷、熱、電綜合能源服務、海水淡化等場合。在熱能的直接利用中，儲熱技術比儲電技術具有更高的能源利用效率。儲熱技術還包括環(huán)境溫度以下熱能的儲存和利用，即儲冷技術已在冷鏈相關領域得到成熟應用，市場規(guī)模也在不斷擴大。

 

 

● 供電側(cè)：在中國十大火電公司的生產(chǎn)產(chǎn)量中，熱能儲存發(fā)電技術將機組帶負荷運行時產(chǎn)生的多余蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為儲熱，通過介質(zhì)儲存。熱能在需要時釋放，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載能力。大大降低了投資和運營成本，減少了化石能源供熱生產(chǎn)的碳排放。

 

熱能儲存的發(fā)展趨勢

● 全球熱能儲存的發(fā)展趨勢

世界先進國家對熱能儲存及其發(fā)電技術進行了各種研究。高溫熱能儲存和發(fā)電技術已在歐洲、美國、非洲和中東廣泛商業(yè)化。截至2021年底，全球CSP工廠的裝機容量約為6.6GW。

美國能源部的計劃預測，2030年12小時儲能CSP成本目標為5美分/KW·h，可見光熱能存儲技術和產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家受到高度重視。

● 中國熱能儲存的發(fā)展趨勢

近年來，中國的熱能儲存規(guī)模迅速增長。2018年，中國熱能儲存項目的裝機容量為1.07GW。2019年，中國的熱能儲存項目累計裝機容量是32.4GW。

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

2021年，已建成3座實驗電站和9座商業(yè)電站并并網(wǎng)進行熱能儲存發(fā)電，總裝機容量521MW。

 

 

“十四五”期間，產(chǎn)業(yè)結構和能源結構調(diào)整優(yōu)化取得重大進展，重點行業(yè)能源利用效率大幅提高，煤炭消費增長得到嚴格控制。

新型電力系統(tǒng)加快建設，綠色低碳技術研發(fā)、推廣應用取得新進展。綠色生產(chǎn)生活方式廣泛實施，有利于綠色低碳循環(huán)發(fā)展的政策體系進一步完善。

 

結論

熱能儲存系統(tǒng)在冷卻、加熱和電力的綜合能源利用方面是高效的。它在儲熱能力、大規(guī)模建設和運營成本、運行壽命、安全性、發(fā)電等方面具有突出優(yōu)勢，特別是在吸收間歇性新能源（風電、光伏等）裝機方面。

它對構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)定運行具有重要作用。熱能存儲系統(tǒng)是未來大規(guī)模儲能的骨干，具有廣闊的發(fā)展前景，在能源革命中發(fā)揮著重要作用。