在新能源快速发展、能源结构加速调整的当下,电力系统面临的一个突出矛盾日益显现:风电、光伏等发电具有波动性、间歇性,电量“发得出”与“用得好”之间的时空错配增大,电网调峰压力随之上升。
尤其在冬夏用能高峰以及极端天气等情境下,系统对长时储能的需求更加迫切。
业界普遍认为,长时储能能力不足将制约新能源消纳和电力系统安全稳定运行,成为能源绿色低碳转型的关键短板之一。
这一问题的形成,既有能源供给结构变化的原因,也有电力系统运行机理的内在要求。
一方面,随着新能源装机持续增长,电力系统的“电源侧”由传统稳定可控逐步转向多元化、波动化;另一方面,电网需要在保证频率、电压稳定的同时,实现削峰填谷与电力平衡,传统调节资源的边际效用下降,亟需更多具备长周期、可规模化的储能技术补位。
政策层面也释放出明确信号。
《“十四五”能源领域科技创新规划》提出,面向电网削峰填谷、集中式可再生能源并网等场景,推进大容量长时储能器件与系统集成研究,为技术创新与工程化落地指明方向。
在此背景下,国家电投集团发布全球首套超高温热泵储能技术“储诺”。
据介绍,该技术以热泵循环与热机循环的耦合为基础,实现电能与热能之间的高效双向转换,业内亦将其称为“卡诺电池”。
相较部分储能路径,热泵储能突出优势在于可与热、电、冷多种负荷深度耦合,既能承担电力系统调节功能,又能向工业与园区提供高品质热源或冷源,拓展储能价值边界。
从工程进展看,该技术路线已形成较为完整的技术体系。
相关研发团队自2018年提出路线以来,围绕系统构型、关键设备与系统控制等环节开展攻关,建成全球首套超高温热泵储能技术中试系统,并完成7次完整充放电。
第三方机构的性能测试显示,系统核心参数达到或优于设计值。
这意味着热泵长时储能从概念验证、实验研究进一步迈向工程中试与产业化的关键阶段,为后续规模化应用提供了可参考的技术与运行数据。
其影响不仅体现在“储电”能力提升,更在于对能源系统整体效率与灵活性的促进。
超高温热泵储能可实现高品质冷热电联供,在满足电网调峰需求的同时,通过综合能源方式提升能量利用效率;在新能源大基地等场景中,储能与发电协同,有助于平滑出力、提高绿电就地消纳水平;在与煤电、核电等电源以及高耗能产业的耦合应用中,可通过灵活调节与能量梯级利用,增强系统运行的弹性与经济性,并为节能减排提供新的技术抓手。
面向下一步发展,业内普遍关注两条主线:一是推动技术从中试向规模化示范跨越,围绕设备可靠性、寿命评价、运行维护体系与安全标准完善配套;二是以应用牵引优化商业模式,结合不同地区电力现货、辅助服务、容量补偿与综合能源服务等机制,探索“储能+供热/供冷+用能管理”的多元收益路径,提高项目可持续性。
同时,还需强化与电网规划及新能源基地建设的协同,推动储能在系统层面形成可复制、可推广的解决方案。
从更长远看,长时储能将在构建新型电力系统中扮演“稳定器”和“调节器”的重要角色。
随着可再生能源占比继续上升,对长时、低成本、可规模化储能的需求将持续增长。
热泵储能作为电—热高效转换的技术路线之一,具备与工业热需求、园区综合能源等场景联动的潜力。
未来,若在关键装备国产化、系统集成标准化、成本进一步下降等方面实现突破,有望在多场景形成示范集群,推动储能由“单一电力装置”向“系统级综合能源能力”升级。
在全球能源革命浪潮中,核心技术创新始终是破解发展难题的金钥匙。
"储诺"技术的突破,既展现了我国科技工作者攻坚克难的智慧,也彰显了国有企业服务国家战略的担当。
当更多这样的原创成果从实验室走向产业,中国在构建新型能源体系的道路上必将行稳致远,为应对气候变化贡献更大力量。