快速增加装机容量的光伏、风电等新、可再生能源面临上网难、消纳难等诸多问题,在全球能源变革以及我国“碳中和、碳达峰”进程中是个亟待解决的难题。国家明确提出单位GDP到2030年比2005年二氧化碳排放降低65%以上,非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,风电及太阳总装机容量达到12亿千瓦以上,该目标的实现在技术层面面临着巨大的压力。根据预测,2060年我国风电和太阳能发电的装机容量占比要超过80%。随着火电装机容量下降,电力系统转动惯量变小,对于电力系统安全运行提出严峻的挑战。大规模储热技术作为国际公认的下一代储能技术路线,可以做到24小时为电源提供能量,以发挥调峰、调频、提供电力系统转动惯量的功能,受到了广泛关注和重视。如图8所示,以大规模储热技术为平台,首先可以实现太阳能光热、光伏以及风电的稳定输出。其次,在电网存在峰谷价差时,产生经济效益并维持电网的稳定。大规模储热技术还可同时用于传统化石能源电厂的改造,使其具备储能特性,降低化石能源电厂的退出损失。另外,在工业用热以及建筑用热等场景,储热技术可同时作为桥梁为工业与建筑用热提供经济的能量来源。综上,该技术可全局助力国家 “双碳” 目标和增大风光等可再生能源对电网的渗透能力,提高电网稳定性和弹性。积极与工业界合作,不断完善技术的工业化程度,最终放大投入使用,产生经济与社会效益。
DNL16T3正在开发建设系统化的新型低成本长时储热系统平台技术,可应用于前面提到的卡诺电池循环提高系统的能量转化效率,而且可以避免在冷端温度下的凝固问题。相较于传统熔盐储热,无相变,稳定无腐蚀。对于10小时以下的储能需求,电池、电化学储能目前有其高循环效率的优势。但对于10-100小时的储能需求,该大规模、经济的储热系统可以有效解决新能源波动大,对火电调峰有依赖的缺点。同时,相比于现有的电池、电化学储能,该技术可以在10—100小时的储能范围内进行规模化,可以用于发电,工业供热,采暖等不同的应用场景。装机容量可以做到从50—1000 MWe的模块化设计。作为平台技术,该新型技术可以耦合到任何需要热的系统,温度范围从-100-1200℃。目前,该技术还涉及到较多的系统部件设计,包含储热介质的热力学与传热学的基础研究。该平台技术同时可用于研发提高太阳能光催化反应的光热流化床催化反应器,进一步多角度高效利用太阳能光热。综上,该技术包含从基础研究到工业放大,最终商业化的全链条研发体系。