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引言
在全球化的能源轉(zhuǎn)型浪潮中，構(gòu)建一個可持續(xù)和清潔的能源系統(tǒng)已成為全球共識。隨著“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的提出，我們正步入一個以可再生能源為主導(dǎo)的新時代。
然而，風(fēng)能和太陽能等可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性對現(xiàn)有電力系統(tǒng)構(gòu)成了前所未有的挑戰(zhàn)。在此背景下，長時儲能技術(shù)的戰(zhàn)略地位日益凸顯，成為確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和推動能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
儲熱技術(shù)，作為長時儲能的重要分支，以其獨(dú)特的跨季節(jié)儲能能力和靈活的應(yīng)用場景，正逐漸成為支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的中堅力量。
它不僅能夠平滑可再生能源的波動，還能提供必要的電網(wǎng)調(diào)節(jié)服務(wù)，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和可靠性。儲熱技術(shù)的這些優(yōu)勢，使其在長時儲能領(lǐng)域中占據(jù)了不可替代的地位。
儲熱技術(shù)的重要性
儲熱技術(shù)在長時儲能領(lǐng)域的優(yōu)勢在于其能夠?qū)崿F(xiàn)能量的長時間存儲和按需釋放，這一點(diǎn)對于平衡電網(wǎng)負(fù)荷和提高能源利用效率至關(guān)重要。
與氫儲能、壓縮空氣儲能等其他技術(shù)相比，儲熱技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)成熟度和環(huán)境適應(yīng)性方面展現(xiàn)出顯著的競爭力。特別是在大規(guī)模能量調(diào)度和電網(wǎng)穩(wěn)定性方面，儲熱技術(shù)提供了一種成本效益高、可靠性強(qiáng)的解決方案。
主要長時儲能技術(shù)對比
圖片來源：M2 覓途咨詢
儲熱技術(shù)特點(diǎn)——長時、靈活、成本低
1）長時：儲熱技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)從數(shù)小時到數(shù)月的能量存儲，甚至跨季儲能。
目前鋰電儲能的舒適區(qū)為1-4小時，平均儲能時長僅為2小時左右。而儲熱技術(shù)的典型儲能時長為數(shù)小時到數(shù)月不等，甚至可以利用地埋等方法實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)儲能，實(shí)現(xiàn)超過抽水蓄能和壓縮空氣儲能的儲能時長。
2）靈活：儲熱是靈活性最佳的長時儲能技術(shù)之一
2.1 容量靈活：儲熱容量多變，從千瓦時級到吉瓦時級均有應(yīng)用，可以同時在表前和表后部署。
2.2 使用場景靈活：儲熱的火災(zāi)、爆炸等安全風(fēng)險較低，目前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的儲熱系統(tǒng)通常無需特殊維護(hù)，可以應(yīng)用在火電調(diào)峰、工業(yè)供暖、民用供暖等多個場景。
2.3 部署靈活：與抽水蓄能和壓縮空氣儲能相比，儲熱無需借用地勢差或鹽穴、礦洞等特殊地形，通常只需要有空地即可使用，位置依賴性較低。
3）成本低：儲熱是成本最低的長時儲能技術(shù)之一。
在成本方面，氫儲能系統(tǒng)成本約在13000-25000元/kW，抽水蓄能和壓縮空氣儲能投資功率成本約為5000-8000元/kW，而儲熱成本約5000/kW，成本較低。
儲熱技術(shù)市場應(yīng)用
以光熱電站的熔鹽儲熱系統(tǒng)為代表的大型儲熱系統(tǒng)已在全球范圍內(nèi)成功部署，證明了儲熱技術(shù)在大規(guī)模能量管理和電網(wǎng)穩(wěn)定中的有效性。
根據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2023年全球儲能累計裝機(jī)功率約為294.1GW，其中蓄冷蓄熱累計裝機(jī)量約為4.6GW，占比為1.6%.
而中國儲能累計裝機(jī)功率約為83.7GW。其中，蓄冷蓄熱累計裝機(jī)功率約為930.7MW，同比增長69.6%，占儲能裝機(jī)總量的1.1%
顯熱是目前主流的技術(shù)路線
儲熱技術(shù)的核心在于其儲熱材料，包括顯熱、潛熱和熱化學(xué)材料。每種材料都有其獨(dú)特的儲能機(jī)制和應(yīng)用場景，而材料的創(chuàng)新是提升儲熱效率和降低成本的關(guān)鍵。
下圖是M2覓途咨詢對顯熱、潛熱和熱化學(xué)材料三種技術(shù)路線從技術(shù)成熟度、儲熱時長、現(xiàn)有項目規(guī)模、儲熱密度、運(yùn)行溫度、壽命、價格等方面的對比。
主要儲熱材料技術(shù)路線對比
圖片來源：M2 覓途咨詢
通過上述對比可以發(fā)現(xiàn):
顯熱作為目前市場主流的技術(shù)路線，具有技術(shù)成熟度高、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。
潛熱和熱化學(xué)材料雖然儲能密度更高，但成本和技術(shù)成熟度仍是挑戰(zhàn)。
儲熱產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及創(chuàng)新發(fā)展
根據(jù)M2覓途咨詢研究發(fā)現(xiàn)，儲熱市場目前的特點(diǎn)是:
1) 企業(yè)集中在主要的三條顯熱技術(shù)路線：熔鹽、耐火磚和復(fù)合相變材料領(lǐng)域。
2) 市場集中度高，三條主要技術(shù)路線的CR10市場占有率均大于80%。
3) 國產(chǎn)化程度高，目前三條主要技術(shù)路線的頭部企業(yè)均為本土企業(yè)，主要因為儲熱的系統(tǒng)體積較大或有特殊的安裝需求（如耐火磚普遍需要現(xiàn)場壘磚），同時材料和設(shè)備基本完全國產(chǎn)化。
三大顯熱技術(shù)路線項目指標(biāo)對比
圖片來源：M2覓途咨詢
通過上述項目指標(biāo)的對比，M2覓途咨詢也總結(jié)歸納了儲熱領(lǐng)先企業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展方向：
儲熱領(lǐng)先企業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展方向
圖片來源：M2覓途咨詢
儲熱技術(shù)的未來發(fā)展
據(jù)伯明翰大學(xué)儲能研究中心一項研究顯示，全球用戶的終端需求中，熱/冷能需求約占總能耗的一半，全球能源預(yù)算中90%的能源也圍繞熱能的轉(zhuǎn)換、傳輸和儲存進(jìn)行。
而在中國，預(yù)計到2025年，僅制造業(yè)的熱力需求就將達(dá)到79 EJ（約21946.2 TWh），大范圍、多樣化的用熱場景也為寬溫域、多容量的儲熱技術(shù)提供了充分的應(yīng)用空間。
制造業(yè)熱力消費(fèi)量 單位：EJ
圖片來源：M2覓途咨詢
儲熱技術(shù)技術(shù)在可再生能源消納、火電靈活性改造、清潔供熱等方面應(yīng)用前景廣闊。
在可再生能源消納方面，儲熱可以消納部分風(fēng)光電資源，降低電網(wǎng)的消納壓力；
火電靈活性改造方面，儲熱能夠?qū)崿F(xiàn)熱電解耦，即對熱電機(jī)組進(jìn)行適應(yīng)性的深度調(diào)峰，將供熱產(chǎn)生的電負(fù)荷就近消納；
在清潔供熱方面，儲熱技術(shù)的安全性和穩(wěn)定性較高，能實(shí)現(xiàn)削峰填谷，從而降低生產(chǎn)成本。
隨著技術(shù)成熟度的提升和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，儲能技術(shù)有望在提高電網(wǎng)靈活性和可靠性方面發(fā)揮更大作用。
新型電力系統(tǒng)圖景展望
圖片來源：《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》
結(jié)語
儲熱技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化的重要工具。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的逐漸成熟，儲熱技術(shù)有望在未來的能源系統(tǒng)中扮演更加關(guān)鍵的角色。
