發(fā)布時間：2021-09-21 21:35

　　分布式能源是能源革命的重要載體和推進手段,也是未來能源體系中的重要組成部分。儲能技術作為分布式能源系統(tǒng)的關鍵支撐技術之一,會對能源生產(chǎn)和消費方式帶來革命性的變化,對我國的能源轉型具有重要的戰(zhàn)略意義。目前我國儲能技術發(fā)展迅速,大型示范和商業(yè)化儲能項目不斷增加,但是各種儲能技術在實際應用過程中還存在著種種缺陷和不足,能源的高效存儲面臨著諸多挑戰(zhàn)。本文立足于儲能技術的實際應用,分析了各儲能技術尤其是儲熱技術的優(yōu)缺點及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀,探討了儲能技術未來可能的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn),分析了儲熱技術中存在的關鍵科學問題及研究現(xiàn)狀,并針對儲能技術與行業(yè)的發(fā)展給出了一些政策性建議。 

【文章來源】：中國科學基金. 2020,34(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖8 雙層變球徑相變球填充床儲熱器[16]

由于用戶負荷的隨機性以及新能源的間歇性，分布式能源負荷具有強烈的多變性和動態(tài)性，使得儲熱系統(tǒng)也一直在動態(tài)變工況條件下運行。然而，分布式能源系統(tǒng)的電力響應通常為毫秒級瞬態(tài)響應，儲熱系統(tǒng)的熱力響應通常為分鐘級延遲響應。不同量級的時間常數(shù)使得儲熱系統(tǒng)在分布式能源實時負荷下的動態(tài)響應特性更加復雜。有效解決該問題的可行方案之一是建立儲熱系統(tǒng)和分布式能源相耦合的多尺度動態(tài)響應模型，深入分析分布式能源下儲熱系統(tǒng)的多尺度動態(tài)響應特性。因此，可從以下幾方面展開研究：首先，結合材料學、傳熱學、流體力學等學科，建立從儲熱材料到關鍵部件，再到整個儲熱系統(tǒng)的熱學動態(tài)模型，深入分析儲熱系統(tǒng)熱力學參數(shù)和結構參數(shù)對儲熱系統(tǒng)效率、儲熱密度、成本等性能參數(shù)的動態(tài)影響規(guī)律；其次，結合分布式能源負荷預測算法等潮流分析算法等，建立熱側分鐘級和分布式能源毫秒級相耦合的實時分布式能源負荷下儲熱系統(tǒng)的動態(tài)響應模型，探究變負荷、變參數(shù)條件下儲熱系統(tǒng)儲熱速率、動態(tài)儲熱效率等性能參數(shù)的動態(tài)響應規(guī)律，獲得實時分布式能源負荷下儲熱系統(tǒng)的多尺度、全工況動態(tài)響應特性；最后，構建以高效性、經(jīng)濟性和靈活性為目標，綜合考慮響應速度、儲熱速率、儲熱效率、儲熱成本與儲熱密度的儲熱系統(tǒng)性能評價方法，為分布式能源儲熱系統(tǒng)的選型、設計和優(yōu)化提供理論指導。5 促進儲能技術與行業(yè)發(fā)展的若干建議

為在此次能源革命中取得領先地位，我國的能源供給結構也在迅速調(diào)整。按照《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年底，我國的風電、氣電、分布式光伏與生物質(zhì)發(fā)電等分布式能源的裝機容量需達3.95億kW，占總裝機容量的19.6%[3]�？梢姡稍偕茉丛诜植际侥茉聪到y(tǒng)中占據(jù)重要地位。然而，太陽能、風能等可再生能源具有波動性和間歇性，為分布式能源系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠運行帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。同時，用戶側對能源的需求也隨時段呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，需求側與供給側不同的波動狀態(tài)引起強烈的能源供需不匹配。如圖1所示的太陽能分布式熱、電、冷聯(lián)供系統(tǒng)，隨著太陽輻射能隨時間、天氣、季節(jié)等因素的變化，能源供給側會發(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，在用戶側需要電能、熱/冷能時，能源系統(tǒng)不能及時充足供給。而儲能技術通過存儲過剩能量并在需要時合理釋放的方式，能夠在很大程度上彌補分布式能源系統(tǒng)中能源需求與供給在時間、空間以及形態(tài)上的不匹配。當太陽輻射過剩時，儲能系統(tǒng)將多余輻射能以電能或熱能的形式儲存起來以滿足太陽輻射能不足時，用戶的用電或用熱/冷需求。因此，儲能技術在促進能源生產(chǎn)消費、開放共享、靈活交易、協(xié)同發(fā)展，推動能源革命和能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著至關重要的作用。在國家政策方面，為促進儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2017年10月國家發(fā)展和改革委員會等五部門聯(lián)合印發(fā)《關于促進儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，重點指出要集中攻關包括相變儲熱材料與高溫儲熱技術等一批具有關鍵核心意義的儲能技術和材料。2018和2019年，科技部陸續(xù)發(fā)布了多個國家重點研發(fā)計劃“變革性技術關鍵科學問題”重點專項。圍繞信息、能源、地學、制造、材料、生命科學及交叉（含數(shù)學）等7個領域方向進行部署，其中能源領域立項13項，且儲能技術被列為變革性技術關鍵科學問題的重點研究方向之一。為加快培養(yǎng)儲能領域“高精尖缺”人才，增強產(chǎn)業(yè)關鍵核心技術攻關和自主創(chuàng)新能力，以產(chǎn)教融合發(fā)展推動儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，2020年1月國家教育部、發(fā)展改革委、能源局三部門聯(lián)合頒布了“《儲能技術專業(yè)學科發(fā)展行動計劃（2020—2024年）》的通知”，并于2020年2月在西安交通大學增設了“儲能科學與工程”特設專業(yè)，凸顯了儲能技術在未來能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的關鍵地位。


本文編號：3402532