儲熱技術(shù)是以儲熱材料為媒介將太陽能光熱、地?zé)?、工業(yè)余熱、低品位廢熱等熱能儲存起來，在需要的時(shí)候釋放，力圖解決由于時(shí)間、空間或強(qiáng)度上的熱能供給與需求間不匹配所帶來的問題，最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率而逐漸發(fā)展起來的一種技術(shù)。目前，主要有三種儲熱方式，包括顯熱儲熱、潛熱儲熱（也稱為相變儲熱）和熱化學(xué)反應(yīng)儲熱。

儲熱技術(shù)特性對比

顯熱儲熱、相變儲熱和熱化學(xué)反應(yīng)儲熱，這三種儲熱形式各具特點(diǎn)。

表1：三類蓄熱系統(tǒng)特點(diǎn)比較


與其他兩種儲熱形式相比，顯熱儲熱的技術(shù)最成熟。同時(shí)，顯熱儲熱運(yùn)行方式簡單、成本低廉、使用壽命長、熱傳導(dǎo)率高、但其儲熱量小且放熱時(shí)不恒溫，限制了其未來的應(yīng)用前景。

相比于顯熱儲熱技術(shù)，相變儲熱具有單位體積儲熱密度大的優(yōu)點(diǎn)，且在相變溫度范圍內(nèi)具有較大能量的吸收和釋放，存儲和釋放溫度范圍窄，有利于充熱放熱過程的溫度穩(wěn)定。但其儲熱介質(zhì)一般有過冷、相分離和導(dǎo)熱系數(shù)較小、易老化等缺點(diǎn)。

熱化學(xué)反應(yīng)儲熱的儲能密度比顯熱儲熱和相變儲熱都高，但應(yīng)用技術(shù)和工藝太復(fù)雜，存在許多不確定性，如反應(yīng)條件苛刻，不易實(shí)現(xiàn)、儲能體系壽命短、儲能材料對設(shè)備的腐蝕性大、一次性投資大及效率低等，如能很好地解決這幾方面的問題，則其應(yīng)用前景廣闊。

從三種儲熱形式的特點(diǎn)來看，各有利弊，目前許多研究都是針對這三種儲熱形式的不足進(jìn)行研發(fā)與攻關(guān)。

儲熱技術(shù)成本與經(jīng)濟(jì)性

通常，一個(gè)儲熱系統(tǒng)的成本包括蓄熱材料，蓄放熱設(shè)備以及運(yùn)營成本等各項(xiàng)成本，對儲熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評估主要取決于特定的應(yīng)用和運(yùn)行需求，包括儲放熱次數(shù)和頻率。

顯熱技術(shù)：以熔融鹽儲熱系統(tǒng)為例，其成本包括熔融鹽材料本身的價(jià)格，還要包括各主要部件，施工等費(fèi)用，根據(jù)單價(jià)和總價(jià)的一般規(guī)律，隨著儲熱系統(tǒng)容量的增加，盡管整體系統(tǒng)的造價(jià)很高，但是單位成本卻在顯著下降，傾向于穩(wěn)定在31$/kWht，對比其他儲能技術(shù)來說，顯熱儲熱系統(tǒng)的單位成本相對較低。

相變儲熱技術(shù)：綜合國內(nèi)主要相變儲熱設(shè)備生產(chǎn)廠商的成本數(shù)據(jù)，目前相變儲熱項(xiàng)目初投資成本為350～400元/kWh，裝置本體的成本為220～250元/kWh，其中相變換熱器和相變材料合計(jì)約占儲熱裝置總成本的80%，是影響儲熱裝置成本的關(guān)鍵因素。

熱化學(xué)儲熱技術(shù)：目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，在實(shí)際應(yīng)用中還存在著許多技術(shù)問題，另外熱化學(xué)儲熱系統(tǒng)的一次性投資大及系統(tǒng)整體的效率偏低。

總體來看，三種蓄熱技術(shù)形式中，顯熱儲熱的成本最低，這主要是由于顯熱蓄熱材料，如水，砂石、混凝土或熔鹽等成本較低，盛放這些儲熱介質(zhì)的罐以及相關(guān)蓄放熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)也較為簡單。但蓄熱材料的容器需要有效的熱絕緣，這對儲熱系統(tǒng)來說可能會增加不少的成本投資。相變儲熱和熱化學(xué)反應(yīng)儲熱的系統(tǒng)成本要顯著高于顯熱儲熱，且由于相變儲熱和熱化學(xué)反應(yīng)儲熱需要強(qiáng)化熱傳導(dǎo)技術(shù)與相應(yīng)的設(shè)備使系統(tǒng)效率、蓄能容量等性能達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，因此，除材料之外系統(tǒng)其它設(shè)備成本也相對較高。

儲熱技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

顯熱儲熱技術(shù)目前主要應(yīng)用領(lǐng)域包含工業(yè)窯爐和電采暖、居民采暖、光熱發(fā)電等領(lǐng)域中。目前顯熱技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用主要集中在光熱電站中。2009年3月，西班牙Andasol槽式光熱發(fā)電成為全球首個(gè)成功運(yùn)行的，配置熔鹽儲熱系統(tǒng)的商業(yè)化CSP電站。伴隨熔鹽儲熱技術(shù)的日漸成熟，越來越多的CSP電站開始使用熔鹽技術(shù)。中國熔融鹽儲熱尚處于開發(fā)初期階段，截止到2019年底，熔融鹽儲熱累計(jì)運(yùn)行裝機(jī)規(guī)模為420MW，同比增長91.4%。

潛熱儲熱技術(shù)主要用于清潔供暖、電力調(diào)峰、余熱利用和太陽能低溫光熱利用等領(lǐng)域。近年來，隨著清潔采暖、電力系統(tǒng)調(diào)峰等的需要，潛熱儲熱技術(shù)越來越多的開始應(yīng)用在發(fā)電側(cè)和用戶端。典型案例包括：采用江蘇金合固體相變蓄熱材料技術(shù)的中廣核阿勒泰市風(fēng)電清潔供暖示范項(xiàng)目；采用復(fù)合二元鹽相變材料的內(nèi)蒙古豐泰熱電廠相變儲熱供暖調(diào)峰項(xiàng)目；采用北京華厚能源相變儲能材料的北軟雙新科創(chuàng)園儲能供暖項(xiàng)目等。

熱化學(xué)儲熱技術(shù)目前尚處于小試研究階段，在實(shí)際應(yīng)用中還存在著許多技術(shù)問題，因此項(xiàng)目案例較少。

儲熱技術(shù)發(fā)展趨勢

當(dāng)前僅有顯熱儲熱的應(yīng)用較為成熟，但是相變儲熱和熱化學(xué)儲熱具有諸多優(yōu)勢，后兩種儲熱方式將是未來重點(diǎn)研究的方向。中高溫相變儲熱材料儲熱密度大，有利于設(shè)備的緊湊和微型化，但是相變材料的腐蝕性、與結(jié)構(gòu)材料的兼容性、穩(wěn)定性、循環(huán)使用壽命等問題都需要進(jìn)一步的研究,其商業(yè)化道路需要探索。熱化學(xué)儲熱適用的溫度范圍比較寬，儲熱密度大，理論上可以適用在中高溫儲熱領(lǐng)域。但熱化學(xué)儲熱技術(shù)工藝復(fù)雜，迄今為止，其技術(shù)成熟性尚低，需對反應(yīng)速率和傳熱系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制,并對其進(jìn)行大量的研究投入。