国外碳达峰及碳中和发展历程（技术碳达峰碳中和技术系列三）

碳达峰碳中和技术系列三：相变储能技术

技术背景

全球碳中和大背景下，能源格局从化石能源绝对主导朝着低碳多能融合发生转变。国家《“十四五”可再生能源发展规划》近日公开发布，明确了“十四五”可再生能源发展目标、重点任务和保障举措。《规划》明确，到 2025年，可再生能源消费总量达到10亿吨标准煤左右，占一次能源消费的18%左右；可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时左右，风电和太阳能发电量实现翻倍；全国可再生能源电力总量和非水电消纳责任权重分别达到33%和18%左右，利用率保持在合理水平；太阳能热利用、地热能供暖、生物质供热、生物质燃料等非电利用规模达到6000万吨标准煤以上。

随着可再生能源规模的扩大，能量的存储和转化成为了解决可再生能源不稳定性的关键技术。以风能和光能为代表的可再生能源技术，因为没有安全可靠的能源储运技术与装备支撑，推广应用极为艰难。要实现清洁能源的大规模应用，就需要发展新能源储运技术。相变储能作为一种从技术和经济上都可以实现规模化的储能技术，必将参与其中。

什么是“相变储能”技术

相变材料（Phase Change Material, PCM）指在相变过程中吸收或释放大量能量以调控温度的一类储能材料。按相变类型，可分为固-固、固-液、固-气和液-气型PCM。按材料成分，PCM通常又可分为有机类、熔融盐类、合金类及复合类等。

相变材料的分类

工作原理：当环境温度高于相变温度时，材料吸收热量由固态转变为液态；而当环境温度低于相变温度时，材料释放热量由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。

相变材料工作原理

应用领域

工业余热回收：相变材料可应用于钢铁、化工、冶金等行业的余热回收，可以提高能源的利用效率，降低重工业行业能耗，减少工业碳排放。

清洁供暖供热：利用相变材料将弃风、弃光电、低谷电等电能储存起来，在需要的时候释放，减少用户用能成本；提高整个系统的能源利用率；可实现削峰填谷，平滑光电、风电的输出功率，提升新能源发电的消纳能力；为食品加工、纺织等企业提供稳定持续的蒸汽、热风等高品质热源。

空调储冷：对于空调系统，将PCM存储系统放入空调的压缩蒸汽循环中，可以存储来自蒸发器的冷量；在非高峰用电阶段，PCM可以存储多余的冷量，然后在高峰用电期释放，起到“移峰填谷”的效果。

建筑领域：将相变材料结合在建筑的石膏墙板、混凝土中，或是做成薄膜与窗户相结合；在北方地区，地板下有地暖系统，与相变材料相结合可以进一步达到节能的效果。

相变材料的优势

相变材料相变时，体积变化较小，能量密度高，可在较小的空间储存大量的能量；

相变材料可以重复使用，几乎没有损耗，性能较为稳定；

材料相变时在等温或者接近等温的条件下发生，因此在蓄热和放能的过程中，温度和热流基本恒定。

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