中国储能网讯:储热领域专家、英国伯明翰大学化工学院储能研究中心丁玉龙等多人撰稿的《储热技术研究进展与展望》一文在最近一期的《储能科学与技术》杂志上发表。
文章认为,储热技术在解决可再生能源间歇性问题和提高能源利用效率等方面发挥着重要作用。文章针对储热技术的研究进展,分别从材料、装置、系统、政策干预等方面进行了综述。
针对储热材料的性能提升,文章对构建复合型储热材料的配方研究、材料特性的微观模拟研究,及其相关的制备技术进行了总结。此外,随着高温熔融盐储热材料在光热发电系统中的广泛应用,文章对其产生的高温腐蚀行为与腐蚀防护技术进行了概述。
储热装置方面,文章重点介绍了板式、填充床式和管壳式储热单元的强化传热方法。储热系统与应用方面,文章对基于相变储热和热管理、热化学储热、液态空气储能的应用研究进行了概述。最后,储热技术的发展离不开适当的政策干预,因此文章对不同国家针对储热技术制定的相关政策进行了报道。
文章认为,储热技术不仅从技术上和经济上可以实现规模化,同时具有能量密度高、寿命长、利用方式多样、综合热利用效率高的优点。
此外,储热技术的重要性还体现在:①全球的用户终端需求中热能和冷能约占总能耗的一半;②全球能源预算中90%的能源也是围绕热能的转换、传输和存储进行的;③受到热力学定律的约束,热能是重要的中间产物和副产物,存在大量的热能可以被利用。此外,我国作为重要的工业大国,工业过程的综合效率较低,特别是在钢铁、有色、化工、建材等行业,仍有大量余热资源具有回收价值。
文章在结语中指出,随着全球能源系统向脱碳和清洁转型的逐步推进,储热技术在提高能源系统的灵活性、实现可再生能源稳定输出、提高能源利用效率等发挥着重要作用。文章聚焦储热技术的研究进展,分别从分子模拟、材料配方、规模化制备、装置设计、储热系统以及储热市场与政策等角度对储热技术的研究进行了总结。
结合文章的几个重要章节的成果,最后对储热技术进行如下总结和展望。
1)储热技术根据形式的不同,如显热储热、潜热储热、热化学储热等,可以为能源系统提供多种解决方案,实现不同温度范围,不同时间跨度(分钟、小时、季度等)、不同装机规模的能量存储。
2)复合型的储热材料是高温相变储热和热化学储热材料的重要研究方向。同时,降低材料成本、增加产能、提高材料寿命和可靠性是未来中复合型储热材料应用的主要研究目标。
3)储热材料应用过程中对金属基材造成的腐蚀问题以及相关防腐措施也是未来储热技术应用中需要重点关注的问题。
4)储热装置的优化设计和模拟研究已经发展得较为成熟,然而储热单元的工作效率仍然受限于储热材料的固有属性,因此装置的性能优化要结合材料来实现。
5)为扩展储热技术在电力、区域供热、建筑和工业等多个领域的应用,仍然需要依靠适当的政策干预措施和市场价值的拉动双方面作用。同时,技术层面上,还需进一步提高储热的技术成熟度和降低技术成本。
6)储热技术的应用场景广泛,通过储热技术与不同能源技术实现跨系统耦合是集成能源系统、提高能源系统灵活性和稳定性的重要技术路线。