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丁玉龙院士:中长时热能储存应用潜力巨大但机遇与挑战并存

4月27日,英国皇家工程院院士、首任伯明翰大学Chamberlain讲习教授丁玉龙应邀做客「光热联盟讲堂」,为太阳能光热产业技术创新战略联盟理事单位以及中国可再生能源学会太阳能热发电专委会会员分享《基于颗粒的中长时热能存储与应用》报告。讲座由杜凤丽秘书长主持。

本次讲座系统梳理全球热能存储发展现状,深度解析中长时储能的核心价值,全面介绍颗粒储热技术的创新突破与应用场景,为行业明晰技术方向、推动成果转化提供权威参考。

丁玉龙院士围绕五大核心内容展开分享,直指当前储能领域关键问题。他指出,全球储能统计中长期忽视热能存储板块,而我国热能存储潜力正快速释放。据不完全统计,2024年我国新型储能新增装机同比增长超300%,近十年新增储能装机功率与容量分别突破5GW和26GWh。此数据不包括基础工业热能存储,据估计仅钢铁行业高炉热风炉显热存储,全国总储能容量便达270GWh,全球规模约400GWh,因此,工业储热体量十分可观。

针对储能时间尺度的行业争议,丁玉龙院士阐述不同时长技术的功能和成本特性:超短时储能单位兆瓦成本很低、单位能量成本很高;短时储能单位功率成本低、单位能量成本较高;中时储能单位功率与能量成本均较低;长时储能单位功率成本很高、单位能量成本极低。他强调,不同时长储能技术特征和商业模型差异显著,技术功能很多场景可相互替代,经济性是技术选择的核心决定因素。

面向碳中和未来,丁玉龙院士提出关键判断:储能机遇不止于电力行业,更将在基础工业脱碳、新兴产业发展、能源转换-输送-使用链条变革及能源网络重构中发挥关键作用。全球能源系统需要巨量多时长储能,中长时储能尤为重要。当前长时储能定义尚不清晰,短、中、长时储能为相对概念,技术功能可相互替代,但经济可行性最终决定应用走向。

作为本次分享核心,丁玉龙院士重点解读基于颗粒的中长时热能存储技术。他将储热技术分为显热、潜热、热化学三类:显热存储技术成熟,适配时段储能;潜热存储应用广泛,但受成本制约;热化学存储成熟度较低,主打中长时场景。他以高炉热风炉为例,展现颗粒显热存储的规模化应用;并介绍团队热化学储热进展,以水合盐为介质实现高效储热,适配供暖与中温工业场景,研发的三种制备方法在中试中表现优异。

互动交流中,丁玉龙院士回应行业关切问题,固定床储热颗粒床的特征尺度已在毫米级可满足广泛的应用场景,如果需要通过气-固混合物改进传热,微米级颗粒比较适合,团队正攻关气固流调控流化/移动床储热系统性能,特别是将储/释过程的温变控制在20℃以内;低温水合反应充放动力学相差较大,通过反应器设计和多反应器配置以及过程控制来解决,这类反应对可与太阳能集热系统高效适配。

讲座最后,丁玉龙院士凝练六大核心观点,主流储能报告常遗漏热能存储数据,需加快完善统计体系;储热总规模未来有望与锂电、抽蓄相当;碳中和储能机遇覆盖全能源链条;未来亟需巨量多时长储能,中长时为重点方向;长时储能定义模糊,经济决定技术选型;基于颗粒的中长时热能存储技术前景广阔。

丁玉龙院士长期深耕能源材料与能源过程研究,研发多项储热、储冷、碳减排技术并实现规模化应用,斩获多项国际权威奖项。

面向碳中和深远目标,能源转型与工业脱碳对储能技术提出更高要求。以颗粒储热为代表的中长时热能存储,凭借成本优势与全场景适配性,将成为能源系统的重要支撑。期待行业各界携手攻关,加速技术迭代与规模化应用,以硬核储热技术筑牢绿色能源根基,为“双碳”目标实现提供坚实保障。