热储能创新技术带来供暖变革

如果大规模应用相变储热技术技术，可以为电力供给侧的深度主动调峰、电网灵活性改造和用户侧储能调峰发挥巨大作用，从而实现大量“废弃电”的使用，尤其是大幅提高可再生能源的消纳，优化城市集中供热管网能力，实现火电厂热电解耦，从而在宏观和微观上都有效解决了现有电网供需的结构性问题。

每逢冬季供暖，能源紧张、供暖失衡、大气污染等种种问题相伴而来。近来，一种创新的高效蓄热技术引发业内关注，它可以像储电一样把热能储存起来，等到有需要的时候再高效率地释放出来。

目前，我国大气严重污染的核心矛盾在于以煤为主的一次能源结构和不断增长的能源需求之间的冲突。尤其是一次能源产出端在“空间”与“时间”上与需求端之间的矛盾。近年来的“煤改气”与“煤改电”初见成效，但问题不少。“煤改气”难以承担主要采暖任务，因其在能源安全以及对基础设施的依赖性上存在根本性问题，所谓“气荒”就是因此而来；同时，天然气燃烧形成的氮氧化物排放却是雾霾重要成因。“煤改电”设备选型混乱，技术先进性不够，运营成本高，大量的农村或城乡结合部居民“用不起”，部分地区屡屡出现空气源热泵低温停机现象。

一方面是能源供给不足，另一方面却是大量能源或设备被浪费。据统计，2016年我国风电弃风量达到496亿千瓦时，若将其中一半用于供暖，可以供5亿平方米。

具体而言，我国电力供应大量“结构性”富裕，夜间谷电更是远超需求。2017年，宁夏弃风弃光量明显降低，但仍然高达12.3亿千瓦时，若将其全部用于冬季采暖，可供1100万平方米面积，减煤36万吨。

又如，工业余热利用率低下，50%以上的余热被遗弃，低温余热利用率低于30%。我国的工业余热应用还停留在初步阶段，重点在于高温余热的发电应用，大量的“低品位废热”直接被排放。据天津能源集团统计，天津周边工业废热如果得到有效利用，可给1亿平米建筑供暖，每年创造30-40亿元的经济价值，减煤300万吨。

再如，集中热力管网利用率、安全性都亟待提高。北方城市采暖目前主要以集中管网供暖为主，由于缺乏有效的技术，无法对热网进行智能调节和冗余备份。此外，随着各地城镇化工作的推进，大量新建区域缺乏及时配套的热力供应，一方面是资金问题，更难以解决的是原有热力主管网输热能力不够的问题。

江苏启能新能源董事长王鈜博士表示，能源的生产与需求在时间、空间的不平衡，决定能源的有效双向流动离不开高效能的储能设备。高效储能技术可以广泛应用于大气污染治理，可再生能源消纳与电能替代等领域。

据介绍，江苏启能新能源专注于高效储能技术和产品的研发。其开创了世界领先的高密度、低成本、高效能的大规模相变储热技术（相变储热原理是利用材料相变（固态-液态）时能吸收或释放大量潜热的特性），储能密度与动力锂电池相似，但成本只有其1/20。启能在材料开发方面的最大贡献是解决了相变材料的循环稳定性问题，材料循环使用7000次以上无衰减，测试结果获得了国内和国际权威机构的认证。通过启能的“高效储热技术”可以有效解决以上供需矛盾。而且，在大多数情况下，不需要大规模补贴也可实现经济效益。

如果大规模应用该技术，可以为电力供给侧的深度主动调峰、电网灵活性改造和用户侧储能调峰发挥巨大作用，从而实现大量“废弃电”的使用，尤其是大幅提高可再生能源的消纳，优化城市集中供热管网能力，实现火电厂热电解耦，从而在宏观和微观上都有效解决了现有电网供需的结构性问题。此外，还能大规模利用工业余热。所有的这些举措不但解决了新常态下对于能源结构调整的要求，并且将从根本上大幅降低大气污染。

启能研发的相变储热设备模块——热库，集安全、清洁、灵活、耐用、低成本于一身。由此相继开发了智能分布式谷电储热供暖系统、移动热库系统、农村户用供暖系统等，可利用峰谷电差价，大幅降低用户运行费用，也可通过存储、搬运工业余热至客户端用于供暖。启能热库采暖技术在运营成本和初期投资上都具有很好的市场竞争力，在华北地区初始投资相比市政采暖或燃气管网配套费低5－30%，运营成本相比传统方式相比则可以节约15－65%。

此外，大规模的热库阵列还可以在热网末端起到有效调峰作用，根据大连热电1400万平米采暖数据，如果使用热库阵列进行需求侧调峰优化，可以在不增加锅炉和管网能力的情况下多供10%左右的面积，并增加热网的可靠性和稳定性。以全国70亿平方米的集中供热面积来测算，可额外增加7-10亿平方米的供热能力，有效解决中小型燃煤锅炉取缔后的热源补充问题，相当于节约投资800亿元。

目前，启能已经成功实施了近200个热库分布式供暖项目，供暖面积超过500万平米，涉及大型商业综合体、写字楼、学校、医院、酒店、住宅小区、农村分散院落等。已建的所有系统不需要热力或燃气管网基础设施、无燃烧无排放、常压运行、自动实时监控，平均每年消纳谷电1.5亿千瓦时，减煤10万吨，在降低运营成本同时实现节能减排。