中国储能网讯：3月10-13日，由工业和信息化部节能与综合利用司指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会（简称“CIES”）在杭州国际博览中心召开。
CIES大会以“共建储能生态链，共创储能新发展”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业， 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会，储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品，涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。
3月11日上午，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院一级领军专家朱光明受邀在新型储能系统集成解决方案专场（中）分享主题报告，报告题目为《双碳目标下的热储能技术开发及应用》。以下为报告主要内容：
朱光明：尊敬的主持人，尊敬的各位专家大家上午好！今天我带来的分享题目是双碳目标下的热储能技术开发及应用。
今天我主要想从五个方面跟大家讲三个问题，一个是为什么开发热储能技术，相对别的技术热储能有什么优势和特点。二是当前，热储能的研究重点和难点、热点是什么，三是跟大家聊一聊热储能有什么应用前景。
我们在双碳目标下也好，构建新型电力系统过程也好，储能是保障电网安全稳定运行的主要手段，这几年得到了快速的发展。根据国际可再生能源署的统计，2018年全球储能市场规模在30GWh，预计到2030年，2050年，储能市场规模有几十倍，甚至上百倍的增长速度。
储能形式很多，目前储能技术形式，技术成熟度最高的是抽水蓄能，也是成本最低的储能技术。电化学储能发展速度非常迅猛，具有很多的优势和特点，除了这两个比较成熟之外，这几年国家大力开发的是一种长时的储能，安全的储能，主要包括的是压缩空气储能，还有热储能，热储能相对于这些储能有很多的特点。
热储能是以储能材料为介质，热源来自于太阳光，余热，这些热源储存起来根据不同的时间和地点，根据不同的强度释放出来，这就是储能技术。应用范围是比较广的。
热储能能够很好的实现规模化应用，有很长时间的循环利用次数，经济性是比较高的。
重点讲一讲第一个问题，为什么开发储热技术。全球用户不管是任何企业或者居民，能源需求中热能和冷能的需求占总能耗一半以上，90%的能源围绕着热能的转换，传输和储存进行的。热的应用跟我们生产，生活息息相关。我们国家有两个峰值，迎峰度夏和迎峰度冬。就是因为这个时候我们的居民也好，或者工业也好，都有强烈的用热和用冷的需求。
这部分用热和用冷需求是通过电转换的，是分布式小的空调，效率是相对比较低的，如果大规模的把热储起来，再高效地进行释放和利用，能源的利用效率会得到大幅度的提升，这是我们讲的为什么要用储热技术。热作为直接利用的东西，不需要进行中间的再转换，可以持续的进行利用，不需要通过电负荷效率的转换。这是我们开发储热技术基本的原因。
储存的方式大家都很清楚，有物理储热和化学储热。显热储热利用储热自身的比热容，一个物质储存多少热量是和质量相关，和比热容相关，加上温度变化幅度，这三个指标决定了某种物质能够储存多少热量。
现在用的比较多的是用水，用熔盐、导热油，还有岩石和金属的。不同的介质适用的温度范围不一样，而且价格也是不同的。比热容比较高的是水，水的比热容大概4.2，储热能力比较强。液态金属比热比较小，低的只有0.14，这种材质的储热能力是偏小的。因为技术比较简单，系统比较简单，成本也比较低，这是我们目前应用比较多的储热方式。
潜热储热是根据不同物质在相变过程中，伴随着大量热量的吸收和释放原理实现的。潜热储热最大的优势是储能密度非常高。相变是比热容的几十倍，同样的体积，同样的质量，通过潜热储能，储存的能量是显热储热的上百倍。第二个优势是能量传递过程中温度波动不大，对于特定的温度要求，意义重大。
这个技术受限于材料选择，也受限于热交换器的设计和制造，这个技术更多在示范应用的阶段。
热化学反应伴随着热量的释放或者吸收，通过这个原理，化学储热是一种新的储热技术。相对于前面的物理储热来说，化学储热的能量密度更高，达到显热储热5-10倍。但是对于采用什么样的化合物更加可控，更加安全，还是在摸索的阶段。这是我们储热技术简单的介绍。
第二个问题聊一聊不同的储热技术当前的研究重点或者研究的热点，以及难点。
我们分析了显热储热和热化学储热的材料是什么，以及优点，缺点，技术成熟度进行简单的介绍。显热储热用的比较多，在很多场合进行了成功的商业应用，即便如此对于显热储热有很多问题需要研究。一是储热系统参数的优化，如果大规模的进行储热一定要把温升提高。温升的系统进行优化，要考虑选择加热功率多少能够实现更快速，更高效的进行转化，把热储起来。这里涉及的是热量的传递和储存过程。二是损失的控制。在这个储热过程中，能量损失是不可逆的，会存在损耗。我们把每个环节进行计算，看哪个环节的损失是什么原因造成的，进一步降低损失，这样才能进一步提高热储能的效率。三是温区的匹配，对于热能的利用，有些在低温区，有些在中温区，那么在热储存和释放的过程中，对于温度我们有没有协同控制的概念，我们电科院湖南公司申报了科研项目，研究多温区的匹配，高温区能级比较高，可以优先用于发电或者别的用能形式，温度降下来后再用另外的形式利用，这样可以提升整个系统的效率。
对于潜热储热和热化学储热需要研究的主要是材料的选择和过程的可控。
第三个我想讲的是热储能的应用场景或者应用的前景。应用场景讲三个，第一个是光热发电，这是比较成熟的技术，这种热量把储热介质加热之后，进入热机进行热电转换，这是光热发电的技术。效率是比较高的。根据热交换的方式不同分成直接的储能和间接的储能。低温储热一般是水，可以产生100多度的水蒸气，熔岩有500度上下。对于常规的燃煤机组一般500度上下叫亚临界，到600多度是超临界。亚临界机组的发电效率37%-42%，超临界机组的效率一般是50%上下，压力温度越高，发电效率越高。在实际的储热过程中储的热很难达到这么高的温度压力，高效的发电需要选择新的循环方式和循环介质。储热介质的选择和非常重要。除了水和空气，新型的循环工质包括二氧化碳和惰性气体等。二氧化碳是很特别，可以压缩，常温状态下可以实现超临界状态。在储热情况下把二氧化碳实现超临界状态，使储热产生热量之后一两百度，甚至三五百度可以进行发电，效率是比较高的。超临界二氧化碳发电这几年取得了重大的突破，在去年已经实现了5万机组的试运行。熔岩储热和超临界的发电方式技术可行。
第二个应用场景是燃煤发电领域。新能源电站配储是为了平易波动性，火电厂配储是深度调峰的需求。很多电厂新能源大规模的发展，火电机组变成深度调峰的压舱石，很多时候电网公司要求把负荷降低30%甚至20%，甚至10%左右，了解火电厂的都知道，火电厂设计最低负荷是40%或者30%，低过它电厂运行不稳定，带来很大的影响。如果电厂的热负荷保持不动，保持30%甚至40%，电负荷转换出去，不发电，这部分能量用热储存起来，就是非常好的火储运行模式。这种热源来自于烟气，这种热量用熔盐或者其他介质储存起来。在满负荷运行的时候把热量传递给水，要么传递给气，回归到系统，实现系统的高效利用。还可以实现火电厂零上网，其中一部分热从烟气或者水蒸气直接转成热储起来，发出的电不上网，重新转化为热储存起来。这种运行模式最大的优势是火电厂给新能源更多的上网空间，提供更大的新能源消纳能力。
第三个是应用场景是卡诺电池，这是国际上研究比较多的。核心就是泵热，泵热相当于水泵一样，对具有一定温度的物质输入一定能量之后，通过水泵的原理，可以获得更高的温度，高品级的温度和热量才被我们利用。
泵热储电的低温源可以来自于空气或者水源，再输入一部分热量，可以把几十度的空气或水变成一两百度甚至或者三五百度，再高效利用的系统就是泵热储电系统。温度如果只提升到70度，80度，可以作为热水使用。温度如果提升更高温度，可以选择合适的循环工质做一个发电系统，进行发电，实现冷热电的多元能量输出。
循环过程中工质的压缩和膨胀，都伴随着热量的产生和消耗。压缩空气储能，以前叫补燃式的，因为热量不够，如果发电，用压缩空气发电必须用燃气轮机进行加热之后才可以发电，那种技术当时的效率只有30%，我们国内清华，中能建几个团队进行研究，空气在压缩过程中产生高温，把高温储起来，根据储的方式不同，在最后发电之前把热返回给空气，让空气恢复到高温进行发电。
这是熔岩储热的调频应用，有相关的示范，效果还是不错的。有些工业废水排的过程中是带着热量的，也是可以利用的，只需要加一个热泵，可以把热量进一步的利用起来，包括再加热给水或者空气。
这是斜温层，一般用水做的介质，在单体罐里面，上面温度比较高，下面温度比较低，形成温度梯度比较大，越大储存的能量越高。
这也是火电机组的集中供热，用循环水。对于水冷机组用循环水进行冷却过程中，一般用江水，经过换热之后，这个时候的温度升高，比原来的温度升高十几度，这种情况下热量也完全可以利用起来，把热储起来，泵热之后进行储热，最终的目的可以实现制热或者采暖的使用。
这是其他储热项目简单说一下。
最后总结和展望。今天我主要和大家报告聊一聊为什么搞储热这种技术，首先可以实现大规模集中化的利用，可以和火电厂进行结合，各种各样的电网进行结合，可以分布式使用。任何的小区，工业园区很多时候需要的就是热，冬天需要热水或者需要有空调。夏天需要制冷，这些东西完全靠电网公司承担会进一步加剧电网的尖峰负荷。用其他的形式储存形式，可以方便的实现小区的分布式利用。同时热储能的效率是比较高的，安全性也比较好，如果选比较好的材料，比热容比较高，密度比较高，温度变化幅度比较高，就是非常好的储热材料。能不能开发这种新的储能材料，具有更高的比热容，温度区间可控是研究的重点。
系统搭建过程中需要系统的设计。现在储热最关键的是实现规模高效，高效体现两个方面，一个是时间上快速，把热能更快地储存起来。二是转换效率的提高。我们要研究从热量的产生，传递，做最后的使用，哪个地方的损失是比较大的，提高整体的热循环效率。
第三，储完就是用的问题，循环工质的选择是重点。我们找到超临界二氧化碳，有没有更好的循环工质？工艺如何进一步优化？如何实现电热冷多元能源的协同转换？这是我们需要研究的主要方向。
我的报告就到这里，谢谢！
