中國儲能網(wǎng)訊：3月23日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十五屆儲能大會暨展覽會（簡稱“CIES2025”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會以“綠色、數(shù)智、融合、創(chuàng)新”為主題，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場、國際市場、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和規(guī)模化工程應(yīng)用。
在3月24日下午的儲熱與長時儲能專場中，上海交通大學(xué)智慧能源創(chuàng)新學(xué)院副教授趙耀作了題為《相變儲熱及卡諾電池的研究進(jìn)展》的主旨演講。
以下內(nèi)容根據(jù)大會發(fā)言整理提煉，僅供參考。
趙耀
大家下午好！非常榮幸能在這里與大家分享我們的研究進(jìn)展。我是來自上海交通大學(xué)智慧能源創(chuàng)新學(xué)院的趙耀，我的研究方向包括相變儲熱與卡諾電池等儲能技術(shù)。
我的報告將圍繞以下四個部分展開：首先是研究背景；然后我會介紹相變儲熱的最新研究進(jìn)展；接下來，談一談卡諾電池的研究進(jìn)展；最后，我會總結(jié)并展望未來的研究方向。
一、研究背景
儲能技術(shù)對于能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。我的研究主要集中在基于冷能和熱能的儲熱/冷及熱機(jī)械儲能，尤其是相變儲熱和卡諾電池技術(shù)。自從回國以來，我的研究方向有了新的擴(kuò)展，今天主要分享這段時間的工作成果。
二、相變儲熱研究進(jìn)展
我們的研究從多個角度展開，涵蓋了機(jī)理、材料和裝置三個方面。
1.機(jī)理層面：固液相變及強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究
我們通過建立固液相變模型，利用相場法模擬過冷/過熱現(xiàn)象，從而深入研究相變過程中的傳熱機(jī)制。我們還將該模型應(yīng)用于金屬泡沫材料的強(qiáng)化傳熱研究，探討了金屬泡沫的孔隙結(jié)構(gòu)對熔化和凝固過程的影響。
2.材料層面：高溫相變材料的制備與可靠性研究
鋁硅合金是我們選用的高溫相變材料，因其豐富的資源、高導(dǎo)熱性和適中的相變溫度，使其在太陽能發(fā)電和高溫余熱回收中具有較大應(yīng)用潛力。我們進(jìn)行了循環(huán)穩(wěn)定性與腐蝕性測試，驗證了鋁硅合金在相變儲熱中的性能。
3.裝置層面：管殼式儲熱單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究
我們采用拓?fù)鋬?yōu)化方法對肋片和流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)一步提高了儲熱單元的傳熱效率。通過模擬與實驗驗證，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)在自然對流條件下表現(xiàn)出了更優(yōu)的熱傳導(dǎo)性能。
4.裝置層面：填充床儲熱單元流動與傳熱研究
我們還研究了填充床儲熱單元的流動與傳熱特性，以及梯級相變儲熱系統(tǒng)的熱力學(xué)性能，探索了多級儲熱的潛力與性能。
三、卡諾電池研究進(jìn)展
卡諾電池結(jié)合了熱力循環(huán)與儲熱/儲冷技術(shù)，為大規(guī)模儲能提供了新的解決方案。我們的研究集中在以下幾個方面：
1.布雷頓/跨臨界循環(huán)+顯熱卡諾電池?zé)峤?jīng)濟(jì)學(xué)研究
我們研究了卡諾電池的熱經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)行了與壓縮空氣、液化空氣、鋰電池等其他儲能技術(shù)的對比，分析了卡諾電池在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中的位置。
2.布雷頓循環(huán)+相變卡諾電池系統(tǒng)熱力性能研究
通過引入相變儲熱材料，我們提高了卡諾電池的儲能密度，使其更適用于大規(guī)模儲能。
3.有機(jī)朗肯循環(huán)卡諾電池與熱電廠耦合特性研究
我們還研究了卡諾電池與熱電廠的耦合方式，提出了通過卡諾電池滿足電力負(fù)荷高峰的方案。
4.卡諾電池多能聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學(xué)研究
我們探索了卡諾電池在智能能源系統(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)合多能聯(lián)供技術(shù)，實現(xiàn)了儲熱、儲冷與電力的有效耦合，并驗證了其在工業(yè)園區(qū)等復(fù)雜場景中的潛力。這個研究是我回國之后非常重要的一塊，因為我們要把卡諾電池打造成智慧能源系統(tǒng)，用于未來城市的能源管理。
四、總結(jié)與展望
我們的研究取得了一些初步成果，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，特別是在固液相變機(jī)理、金屬相變材料的性能預(yù)測、多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計以及卡諾電池的經(jīng)濟(jì)性評估等方面。
展望未來，我們計劃進(jìn)一步深化相變儲熱的多尺度模擬、金屬相變材料的可靠性研究，并探索卡諾電池的智能控制和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化，推動其在能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。
五、儲熱/冷及熱機(jī)械儲能課題組介紹
最后，我簡單介紹一下我們課題組的研究方向。我們的課題組重點(diǎn)研究儲熱/冷與熱機(jī)械儲能技術(shù)，包括顯熱儲熱、相變儲熱、熱化學(xué)儲熱等。我們還在開展與卡諾電池/熱泵儲電、液化空氣儲能、壓縮空氣儲能、二氧化碳儲能、重力儲能相關(guān)的研究，并嘗試將人工智能技術(shù)應(yīng)用于儲能系統(tǒng)的智能管理。部分技術(shù)路線跟目前國內(nèi)的主流技術(shù)不一樣，今年會有一些最新的研究成果要發(fā)表出來。
