中国储能网讯：2017年4月24-26日，第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉大酒店圆满召开，来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表，围绕产业热点话题，发表了一系列精彩演讲，中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。

大会期间，上海交通大学工程热物理所所长赵长颖，在“先进储能技术专场”，以《高效储热技术及进展》为题发表演讲，现将演讲主要内容发布，以飨读者。

上海交通大学工程热物理所所长赵长颖

赵长颖：大家下午好，我是来自上海交通大学的赵长颖。首先看一下这个研究背景，我们知道储热具有广泛的应用，其中在低温下，也就是在100度以下我们一般作为低温储热，中温是100到300度之间，高温一般是300到1千度左右，这是一个具有广泛应用前景的技术。主要是由于这个功能的不连续性，能量在应用过程中必须是连续的，所以就多出一个功能与用能之间的一个不匹配的问题，所以需要一个储能的装置，以这个典型的太阳能热发电为例，左边是一个太阳能集热装置，中间是储热装置。储热在这里面占了三大核心之一，研究来说也是技术相对不成熟的阶段，现在也是研究的热点。实际上现在太阳能热发电，像这种大规模的储热系统里面用的基本上还是显热储热系统，而显热储热系统需要很大的体积，所以它的成本贵，占整个热发电系统的大概五分之一到四分之一。如果这个储热技术成熟的话，因为它的储热密度高，需要的空间也就小很多，成本也会明显的降低。现在因为技术还有很多方面不太成熟，所以增加了一些成本。

我简要谈一下相变储热，这个相对显热储热我们能看到。我们需要考虑到很多方面，其中相变材料主要有这种有机相变材料和无机相变材料，在中高温间主要是这种无机相变材料。下面我简要的谈一谈我们在这方面做的一点工作，我们主要是低成本相变材料的制备方面，我们看到这种硝酸钙、硝酸钠这种价格低廉的储热，可以看到它的储热密度是在164.9。这是一些循环的稳定性问题，我们能看出它的循环稳定性包括它的热性都是非常好的。当然另外一点，如果相变储热应用的话必须要考虑到它的腐蚀性问题，所以我们进行了一些腐蚀性的测试。可以看到这种硝酸盐类跟腐蚀性应该还是非常低的，所以这个问题不大。这个三元的混合硝酸盐，这个不是主要用来储热的，它是作为传热介质，所以我们开发了这种三元的盐类配比，熔点越低越好，因为它凝固之后我们用一些热水就可以把它融化开，而且它的工作稳定区间能够达到400度左右。

另外一点，作为相变储热还有一点就是它的传热能力的问题，导热能力强化的问题。就是说在短时间内迅速的传进来和迅速的放出去这个热量，功率决定了这个传热能力。不管是有机还是无机，这种材料的导热性都是比较热的，所以必须采取一些强化传热的方式来提高它的功率。我们在这里做了一些测试，包括在不同的区间内这种多种介质在不同区域的作用是不一样的，这里细节的我们就不展开了。另外我们在这种中高温里面相变储热的腐蚀性我们也进行了一些测试，我们发现这个腐蚀性有一点，但是也是相对比较弱的。刚才谈的是储热方面的一些比较重要的方面，包括材料、腐蚀性、传热等等，当然现在由于针对余热的温度不一样，像钢铁行业的余热温度是比较高的，我们考虑到采用梯级相变材料。如何确定每一级的相变温度呢？这个就根据用户的需求，到底是用来发电还是用来取暖，所以我们进行了一些系统的优化，我们也搭建了一个三级的梯级储热的实验系统。在这个优化的过程中，我们根据热力学跟传热学，包括用户的用途，根据这些进行了一些系统的优化，来确定中间最佳相变点。然后根据相变点来确定每一级到底选用什么样的材料，达到最佳的效果。

下面简单谈一些相变储热应用的实例，这个是法国和西班牙的实验台，这个是德国宇航中心的储热的实验室。这个是启能，也是我们江苏启能储热的产品，他们应该说在这个方面是最权威的，也是市场做的最好的。650MJ的储热的应用，包括移动热度，当然他们也广泛的应用到了最大的几个商城里面，还有北方很多省份都有他们广泛的应用，这是相变储热典型的应用系统，包括移动车，发展是非常迅速的。天津大悦城他们应用这个冬季取暖之后，用这个谷电，因为谷电是非常便宜的，充起来之后白天就不用额外的取暖了，就经过这个来加热，每个冬天他们节省的城市供热的成本能够节省60%。当然中高温相变储热技术还存在一些问题，比如说相变材料及储热系统的循环稳定性需进一步验证与提升，我这里讲的主要是针对中高温的。下面我快速的过一遍这个热化学储热方面的一些研究进展，我们知道热化学储热相对相变储热来说它的储热密度就更大了，另外它可以实现长期的季节性储热，另外还可以提高能量的的品质，储热密度比较大。它的储热密度明显的高过相变储热，这个应该是未来更加有潜力的储热方式。这个原理也很简单，这个循环过程是一个典型的储放热系统，你用来储放热的过程中就没有这么简单了，因为它是一个热化学的动力系统加上一个传热的匹配问题。首先这里面是化学反应动力学的问题，东京大学对这个方面做了一些实验和研究，细节就不展开了。还有国外的这个人也通过加入一些催化剂，加快化学反应的反应速率。这是我们的一些实验，刚才是一个理论，这是一些实验的测试，如何增加它的化学反应速率，增加了元素之后它的分解过程就发生了变化，从这个过程就改变了热化学储放热的结果。我们在这里也加入了一些金属泡沫什么的，可以看到反应床的均匀性大大提高了，对热化学储放热是非常有利的。这个是我们在合成比例下可以微观的看到一些稳定性的问题，我们进行了实验系统的测试。还有一个问题是有可能存在的二氧化碳的阻碍作用，我们知道氧化镁表面有可能会形成二氧化碳的一个膜，这样就阻碍进一步的反应，就影响了它的储放热的问题。我们对二氧化碳的腐蚀性问题进行了一个测试，最后得出结论是很小的，可以忽略不计，不用考虑。放热阶段，二氧化碳对氧化镁这个过程，放热的过程也是影响不大的，不用考虑。但是对氢氧化钙的放热过程影响是比较明显的，所以在这个过程中最好是缩短它的反应时间，尽可能的排除二氧化碳的影响。

我们用这个系统也进行了不同参数下的储放热过程的一些实验的测试，包括不同的储放热温度以及掺杂的元素和不同的初始温度等等，对整个储放热性能以及整个储放热功率的影响。热化学储热系统也存在一些问题，首先化学反应速率与传热功率的控制和匹配问题，防止化学反应失效。对于储热系统的运行模式、运行参数、系统设计及参数的控制方面还有待储热系统长时间的测试。另外化学储热的稳定性在实验系统的测试上也是不足的。储热系统是一个综合的系统，需要考虑的方面大体上有十个比较需要关注的，我在这里列了一下，它的前景应该是具有好的一种储热方式。我在这里列一下中高温的还有相变储热跟热化学储热存在的未来一些方面的研发跟技术开发。谢谢大家。

（本文根据现场录音整理，未经本人审核）