▲圖為熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)。

為解決可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)帶來的間歇性和波動(dòng)性，高效、可靠的儲(chǔ)能技術(shù)備受關(guān)注，而借助成本低廉以及可靠性高等優(yōu)勢，儲(chǔ)熱電池技術(shù)成為最新焦點(diǎn)。近日，西班牙多家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布最新儲(chǔ)熱技術(shù)突破，推出了能將系統(tǒng)效率提高到112.6%的電熱能量轉(zhuǎn)換裝置，借助這一裝置能將可再生能源富余電能轉(zhuǎn)化為熱能并進(jìn)行儲(chǔ)存，助力平滑可再生能源發(fā)電波動(dòng)問題。

儲(chǔ)熱電池走向大眾

西班牙研究機(jī)構(gòu)在報(bào)告中指出，儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)需要有效的熱能和電能轉(zhuǎn)換過程，高效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)必不可少，為解決這一問題，該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)利用空氣作為傳熱介質(zhì)，結(jié)合熱泵系統(tǒng)和電阻系統(tǒng)，有效提高了儲(chǔ)熱系統(tǒng)溫度，在135攝氏度時(shí)可實(shí)現(xiàn)112.6%的整體能量效率，該技術(shù)的突破能夠讓更多電能轉(zhuǎn)化為熱能并儲(chǔ)存起來。

從目前市場上現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)路線來看，儲(chǔ)能技術(shù)主要分為物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能等，可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)推動(dòng)之下，為平滑電網(wǎng)，調(diào)峰儲(chǔ)能需求不斷高漲，而單一技術(shù)路線已難以滿足下游龐大的應(yīng)用需求。以電化學(xué)儲(chǔ)能為例，在業(yè)界看來，該技術(shù)路線往往需要鋰、鎳等礦產(chǎn)資源，其成本以及安全性能始終對(duì)其大規(guī)模發(fā)展造成制約。

在此背景下，儲(chǔ)熱技術(shù)逐步從“小眾技術(shù)”走向大眾視野。據(jù)上述研究機(jī)構(gòu)科研人員介紹，熱儲(chǔ)能技術(shù)以熔鹽、空氣、巖石等儲(chǔ)熱材料為媒介，將富余電能轉(zhuǎn)化為熱能形式先儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)借助蒸汽渦輪機(jī)等設(shè)備轉(zhuǎn)化為電能釋放應(yīng)用。不論對(duì)于集中式可再生能源電站還是分布式風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目，儲(chǔ)熱技術(shù)都具備一定的應(yīng)用空間，有望成為能源系統(tǒng)管理中的重要一環(huán)。

《中國能源報(bào)》記者了解到，儲(chǔ)熱電池技術(shù)的突破已吸引了多國能源行業(yè)關(guān)注，加拿大、德國、英國、美國等國均開啟了儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。在我國，熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)已在火電靈活性改造、光熱電站等多個(gè)應(yīng)用場景嶄露頭角，多地已有熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目落地。

或成長時(shí)儲(chǔ)能解決方案

在業(yè)界看來，儲(chǔ)熱電池的應(yīng)用場景還在不斷拓寬。英國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)近期公開表示，熱能滿足了工業(yè)界一半以上的能源需求，但從目前情況來看，氫能、電化學(xué)儲(chǔ)能等技術(shù)路線明顯更加“吸睛”，人們往往忘記了更為簡單的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，英國政府應(yīng)更加重視儲(chǔ)熱電池技術(shù)。

近期，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室也發(fā)布了最新儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)，提出可將富余風(fēng)光電力轉(zhuǎn)為熱能，以沙粒為介質(zhì)儲(chǔ)存熱能。該機(jī)構(gòu)借助最新研發(fā)的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)裝置測算得出，5天內(nèi)商業(yè)化儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)熱能儲(chǔ)存效率可達(dá)到95%以上。

美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研究人員表示，目前主流的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)鋰電池的儲(chǔ)能時(shí)長可能僅有幾個(gè)小時(shí)，并不足以滿足能源系統(tǒng)脫碳需求，為此，長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)將必不可少。利用沙粒作為介質(zhì)的儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間儲(chǔ)能，還不依賴稀有金屬礦物原材料，具有顯著的供應(yīng)鏈優(yōu)勢。

據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)麥肯錫估算，與其他低碳儲(chǔ)能方式相比，熱儲(chǔ)能系統(tǒng)在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)具備高經(jīng)濟(jì)性，每產(chǎn)生1兆瓦時(shí)電力，氫儲(chǔ)能成本可達(dá)到65美元—100美元，配備碳捕捉與封存設(shè)備的天然氣調(diào)峰設(shè)備成本高達(dá)45美元—55美元，而儲(chǔ)熱電池與熱泵的組合成本僅有15美元—25美元。

大規(guī)模推廣仍存挑戰(zhàn)

麥肯錫指出，如果儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，很可能是最具成本效益的供暖脫碳途徑之一，同時(shí)還能為電力部門脫碳提供穩(wěn)定性和韌性。

英國謝菲爾德大學(xué)研究人員羅伯特·巴索普也認(rèn)為，熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)有望成為未來能源系統(tǒng)的重要組成部分，還能在工業(yè)領(lǐng)域提供高溫供能。

不過，多家行業(yè)研究機(jī)構(gòu)也認(rèn)為，儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)要從試驗(yàn)規(guī)模走向工業(yè)規(guī)模，還需要克服多重困難。麥肯錫認(rèn)為，當(dāng)前儲(chǔ)熱電池系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是“關(guān)注較少”，盡管該技術(shù)路線具備相應(yīng)優(yōu)勢，在能源系統(tǒng)脫碳過程中應(yīng)用潛力巨大，但各國政府部門以及能源行業(yè)對(duì)其重視程度有所不足，與氫能、電化學(xué)儲(chǔ)能等方式相比關(guān)注更少。同時(shí)，由于該行業(yè)處于初步發(fā)展階段，不同技術(shù)路線成熟度各有不同，從商業(yè)模式來看仍存在潛在的投資回報(bào)風(fēng)險(xiǎn)。

潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)也不容小覷。市場研究機(jī)構(gòu)長城證券分析指出，熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模雖然在不斷擴(kuò)大，其技術(shù)本身也有多年應(yīng)用歷史，但行業(yè)內(nèi)尚未推行專門針對(duì)熔鹽儲(chǔ)熱的安全標(biāo)準(zhǔn)，在施工標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及檢測標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況下，行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展可能存在安全隱患。