分布式能源是能源革命的重要載體和推進(jìn)手段,也是未來(lái)能源體系中的重要組成部分。儲(chǔ)能技術(shù)作為分布式能源系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一,會(huì)對(duì)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式帶來(lái)革命性的變化,對(duì)我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型具有重要的戰(zhàn)略意義。目前我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展迅速,大型示范和商業(yè)化儲(chǔ)能項(xiàng)目不斷增加,但是各種儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還存在著種種缺陷和不足,能源的高效存儲(chǔ)面臨著諸多挑戰(zhàn)。本文立足于儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,分析了各儲(chǔ)能技術(shù)尤其是儲(chǔ)熱技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀,探討了儲(chǔ)能技術(shù)未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn),分析了儲(chǔ)熱技術(shù)中存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題及研究現(xiàn)狀,并針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)與行業(yè)的發(fā)展給出了一些政策性建議。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)基金. 2020,34(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

圖8 雙層變球徑相變球填充床儲(chǔ)熱器[16]

由于用戶負(fù)荷的隨機(jī)性以及新能源的間歇性，分布式能源負(fù)荷具有強(qiáng)烈的多變性和動(dòng)態(tài)性，使得儲(chǔ)熱系統(tǒng)也一直在動(dòng)態(tài)變工況條件下運(yùn)行。然而，分布式能源系統(tǒng)的電力響應(yīng)通常為毫秒級(jí)瞬態(tài)響應(yīng)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)的熱力響應(yīng)通常為分鐘級(jí)延遲響應(yīng)。不同量級(jí)的時(shí)間常數(shù)使得儲(chǔ)熱系統(tǒng)在分布式能源實(shí)時(shí)負(fù)荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性更加復(fù)雜。有效解決該問(wèn)題的可行方案之一是建立儲(chǔ)熱系統(tǒng)和分布式能源相耦合的多尺度動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型，深入分析分布式能源下儲(chǔ)熱系統(tǒng)的多尺度動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。因此，可從以下幾方面展開(kāi)研究：首先，結(jié)合材料學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科，建立從儲(chǔ)熱材料到關(guān)鍵部件，再到整個(gè)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的熱學(xué)動(dòng)態(tài)模型，深入分析儲(chǔ)熱系統(tǒng)熱力學(xué)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)儲(chǔ)熱系統(tǒng)效率、儲(chǔ)熱密度、成本等性能參數(shù)的動(dòng)態(tài)影響規(guī)律；其次，結(jié)合分布式能源負(fù)荷預(yù)測(cè)算法等潮流分析算法等，建立熱側(cè)分鐘級(jí)和分布式能源毫秒級(jí)相耦合的實(shí)時(shí)分布式能源負(fù)荷下儲(chǔ)熱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型，探究變負(fù)荷、變參數(shù)條件下儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱速率、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)熱效率等性能參數(shù)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，獲得實(shí)時(shí)分布式能源負(fù)荷下儲(chǔ)熱系統(tǒng)的多尺度、全工況動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；最后，構(gòu)建以高效性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性為目標(biāo)，綜合考慮響應(yīng)速度、儲(chǔ)熱速率、儲(chǔ)熱效率、儲(chǔ)熱成本與儲(chǔ)熱密度的儲(chǔ)熱系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，為分布式能源儲(chǔ)熱系統(tǒng)的選型、設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。5 促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與行業(yè)發(fā)展的若干建議

為在此次能源革命中取得領(lǐng)先地位，我國(guó)的能源供給結(jié)構(gòu)也在迅速調(diào)整。按照《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年底，我國(guó)的風(fēng)電、氣電、分布式光伏與生物質(zhì)發(fā)電等分布式能源的裝機(jī)容量需達(dá)3.95億kW，占總裝機(jī)容量的19.6%[3]�？梢�(jiàn)，可再生能源在分布式能源系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。然而，太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源具有波動(dòng)性和間歇性，為分布式能源系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時(shí)，用戶側(cè)對(duì)能源的需求也隨時(shí)段呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，需求側(cè)與供給側(cè)不同的波動(dòng)狀態(tài)引起強(qiáng)烈的能源供需不匹配。如圖1所示的太陽(yáng)能分布式熱、電、冷聯(lián)供系統(tǒng)，隨著太陽(yáng)輻射能隨時(shí)間、天氣、季節(jié)等因素的變化，能源供給側(cè)會(huì)發(fā)生顯著變化，造成發(fā)電環(huán)節(jié)不能連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電、供熱/冷環(huán)節(jié)也不能連續(xù)穩(wěn)定輸出，在用戶側(cè)需要電能、熱/冷能時(shí)，能源系統(tǒng)不能及時(shí)充足供給。而儲(chǔ)能技術(shù)通過(guò)存儲(chǔ)過(guò)剩能量并在需要時(shí)合理釋放的方式，能夠在很大程度上彌補(bǔ)分布式能源系統(tǒng)中能源需求與供給在時(shí)間、空間以及形態(tài)上的不匹配。當(dāng)太陽(yáng)輻射過(guò)剩時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)將多余輻射能以電能或熱能的形式儲(chǔ)存起來(lái)以滿足太陽(yáng)輻射能不足時(shí)，用戶的用電或用熱/冷需求。因此，儲(chǔ)能技術(shù)在促進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)、開(kāi)放共享、靈活交易、協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)能源革命和能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在國(guó)家政策方面，為促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2017年10月國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等五部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，重點(diǎn)指出要集中攻關(guān)包括相變儲(chǔ)熱材料與高溫儲(chǔ)熱技術(shù)等一批具有關(guān)鍵核心意義的儲(chǔ)能技術(shù)和材料。2018和2019年，科技部陸續(xù)發(fā)布了多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題”重點(diǎn)專項(xiàng)。圍繞信息、能源、地學(xué)、制造、材料、生命科學(xué)及交叉（含數(shù)學(xué)）等7個(gè)領(lǐng)域方向進(jìn)行部署，其中能源領(lǐng)域立項(xiàng)13項(xiàng)，且儲(chǔ)能技術(shù)被列為變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的重點(diǎn)研究方向之一。為加快培養(yǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域“高精尖缺”人才，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和自主創(chuàng)新能力，以產(chǎn)教融合發(fā)展推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，2020年1月國(guó)家教育部、發(fā)展改革委、能源局三部門聯(lián)合頒布了“《儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2020—2024年）》的通知”，并于2020年2月在西安交通大學(xué)增設(shè)了“儲(chǔ)能科學(xué)與工程”特設(shè)專業(yè)，凸顯了儲(chǔ)能技術(shù)在未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵地位。


本文編號(hào)：3402532