创新展望：储热-IRENA.pdf

创新前景 储热 创新前景 储热 www.irena.org www.facebook.com/irena.org www.twitter.com/irena www.instagram.com/irenaimages © IRENA 2020 版权所有 Supported by: based on a decision of the German Bundestag 支持单位： ©space.tabIRENAspace.tabtwo.tabzero.tabtwo.tabzero.tab 除非另有说明，本出版物中的材料可以自由使用、共享、复制、印刷和slash.tab 或存储，前提是需恰当确认space.tabIRENAspace.tab 为资料来源和版权所有者。本出版 物中属于第三方的材料可能受单独的使用条款和限制的约束，在使用此类材料之前，可能需要获得这些第三方的相应许可。 引文： IRENAspace.tab(two.tabzero.tabtwo.tabzero.tab)，创新前景：储热， 国际可再生能源署space.tab(IRENA)，阿布扎比。 ISBN： nine.tabseven.tabeight.tab-nine.tabtwo.tab-nine.tabtwo.tabsix.tabzero.tab-three.tabtwo.tabsix.tab-seven.tab 本文件为 “ Innovationspace.taboutlookcolon.tabspace.tabThermalspace.tabenergyspace.tabstorage” 的译本space.tabISBNcolon.tabspace.tabnine.tabseven.tabeight.tab-nine.tabtwo.tab-nine.tabtwo.tabsix.tabzero.tab-two.tabseven.tabnine.tab-six.tabspace.tab(two.tabzero.tabtwo.tabzero.tab)。 如中文译本与英文原版的内容不一致，概以英文版为准。 下载地址：www.irena.org/publications 请通过以下网址了解更多信息或向我们提供反馈：publications@irena.org 关于space.tabIRENA 国际可再生能源署space.tab(IRENA)space.tab 是国际合作的主要平台、英才中心、政策、技术、资源和金融知识库，也是推动全球能源系统转 型的动力。作为成立于space.tabtwo.tabzero.tabone.tabone.tabspace.tab 年的政府间组织，IRENAspace.tab 推进广泛采用和可持续利用各种形式的可再生能源，包括生物能源、地 热、水电、海洋、太阳能和风能，以追求可持续发展、能源获取、能源安全和低碳经济的发展与繁荣。www.irena.org IKIspace.tab支持 本报告是“未来城市能源解决方案”项目的一部分，该项目得到了国际气候倡议space.tab(IKI)space.tab的支持。德国联邦环境、自然保护与核安 全部space.tab(BMU)space.tab 基于一项德国联邦议院决议为该项计划提供支持。 致谢 本创新前景报告在space.tabFranciscospace.tabBoshellspace.tab(IRENA)space.tab 的指导下，由space.tabAlessandraspace.tabSalgado、 Nadeemspace.tabGoussousspace.tab(IRENA)、 Manuspace.tab Ravishankar、 Oliverspace.tabRichards、 Jamesspace.tabWalker、 Tomspace.tabJenningsspace.tab和 space.tabFloraspace.tabBuchanan（碳信托）、Anabelspace.tabTrujillo、 Omarspace.tabSaeed、 Helenaspace.tabNavarro、 Yulongspace.tabDingspace.tab和 space.tabYi-Chungspace.tabChen（伯明翰大学）等人共同合作撰写。 space.tabspace.tab IRENAspace.tab专家也为该展望做出了积极贡献，他们是：Dolfspace.tabGielen、 Arinaspace.tabAnisie、 Elenaspace.tabOcenic、 Lilianaspace.tabAndreiaspace.tabMoraisspace.tabGomes、 Carlosspace.tabFernandez、 Paulspace.tabKomor、 Gayathrispace.tabPrakash、 Luisspace.tabJaneiro、 Rolandspace.tabRoesch、 Lucaspace.tabAngelino、 Yongspace.tabChen、 Paulspace.tabDurrantspace.tab和space.tab Emanuelespace.tabTaibi。space.tab 以下外部专家对本报告进行审阅并提供了宝贵的反馈意见：Michaelspace.tabGeyer（德国航空太空中心space.tab[DLR]）、Degerspace.tabSaygin（ SHURAspace.tab 能源转型中心）、Samanspace.tabNimalispace.tabGunasekara（皇家理工学院）、Ruudspace.tabKempener（欧盟委员会）、Dariaspace.tabDraganovaspace.tab 和 space.tabJean- Michelspace.tabDurand（欧洲储能协会space.tab(Europeanspace.tabAssociationspace.tabforspace.tabStoragespace.tabofspace.tabEnergy)）、 Alessandrospace.tabProvaggi（区域供热供冷系统space.tabplus.tabspace.tab技 术平台slash.tab 欧洲区域供热供冷协会）、Wimspace.tabvanspace.tabHelden（国际能源署太阳能供热和供冷实施协议第space.tabfive.tabeight.tabspace.tab 研究任务slash.tab 美国能源工程师 协会space.tab–space.tab可持续技术研究所）、Fernandospace.tabMoralesspace.tab(Highviewspace.tabPower)、 Jorisspace.tabMperiod.tabspace.tabKoornneefspace.tab(TNO)、 Lionelspace.tabNadau（苏伊士环能集 团）、Janspace.tabDirikenspace.tabandspace.tabRobbespace.tabSalenbienspace.tab(VITO)。 IRENAspace.tab感谢space.tabPablospace.tabRalonspace.tab(IRENA)、 Marcusspace.tabVAspace.tabBianchi（国家可再生能源实验室）和space.tabKevinspace.tabKnosala（能源与气候研究所技术经济 系统分析，于利希研究中心）提供的章节评论、市场评估关键性意见及第space.tabtwo.tabspace.tab章中的预测分析。 第 space.tabthree.tabspace.tab章中的技术评估和重点事项得到了国际能源署太阳能供热和供冷实施协议第space.tabfive.tabeight.tabspace.tab 研究任务space.tab(IEAspace.tabSHCspace.tabTaskspace.tabfive.tabeight.tab)slash.tab国际能源 署蓄能节能委员会space.tabAnnexspace.tabthree.tabthree.tabspace.tab(ECESspace.tabAnnexspace.tabthree.tabthree.tab)space.tab 多位专家的反馈，他们是：Wimspace.tabvanspace.tabHelden、 Dannyspace.tabMuller、 Samanspace.tabNimalispace.tab Gunasekara、 Haraldspace.tabMehling、 Dominicspace.tabGroulxspace.tab和 space.tabPimspace.tabDonkers。 下列技术专家通过引导性访谈提供了有用的反馈和信息： Davidspace.tabSandersspace.tab(Dearman)、 Ruudspace.tabvanspace.tabdespace.tabBoschspace.tab(Ecovat)、 Nitinspace.tabGoelspace.tab (Inficold)、 Jiuliangspace.tabChenspace.tabNanjing（金合能源材料有限公司）、Johnspace.tabLerchspace.tab(Axiomspace.tabEnergy)、 Mikespace.tabHopkins（ Icespace.tabEnergyspace.tab前职工）、 Soniaspace.tabFerrer（阿苯哥）、Huubspace.tabKeizersspace.tab(TNO)； Chrisspace.tabHeaton（ ETIspace.tab前职工）、Andrewspace.tabBissellspace.tab 和 space.tabDavidspace.tabOliverspace.tab(Sunamp)、 Bobbyspace.tab Dunn（萨默赛德）以及space.tabAndrewspace.tabTong（俄亥俄州立大学）。 本报告的编辑为space.tabJustinspace.tabFrench-Brooks。 IRENAspace.tab由衷感谢德国联邦经济事务和能源部的大力支持。 免责声明 本出版物及所使用的资料均按“原样”提供。IRENA 已经采取了所有合理的措施，以验证本出版物中资料的可靠性。然而，IRENA、其任何官 员、代理人、数据或其他第三方内容提供者均不提供任何明示或暗示的担保，且对使用本出版物或材料的任何后果不承担任何责任或法律责任。 本文中包含的信息不一定代表 IRENA 所有成员的观点。提及特定的公司或特定的项目或产品并不意味着 IRENA 认可或推荐这些公司或产品，认 为其优先于未提及的类似性质的其他公司或产品。此处采用的名称和本材料的表述，并不意味着 IRENA 会就任何地区、国家、领土、城市或地 区或其当局的法律地位或对边界或边界的划定表示任何意见。 ©space.tabIRENAspace.tabtwo.tabzero.tabtwo.tabzero.tab 除非另有说明，本出版物中的材料可以自由使用、共享、复制、印刷和slash.tab 或存储，前提是需恰当确认space.tabIRENAspace.tab 为资料来源和版权所有者。本出版 物中属于第三方的材料可能受单独的使用条款和限制的约束，在使用此类材料之前，可能需要获得这些第三方的相应许可。 引文： IRENAspace.tab(two.tabzero.tabtwo.tabzero.tab)，创新前景：储热， 国际可再生能源署space.tab(IRENA)，阿布扎比。 ISBN： nine.tabseven.tabeight.tab-nine.tabtwo.tab-nine.tabtwo.tabsix.tabzero.tab-three.tabtwo.tabsix.tab-seven.tab 本文件为 “ Innovationspace.taboutlookcolon.tabspace.tabThermalspace.tabenergyspace.tabstorage” 的译本space.tabISBNcolon.tabspace.tabnine.tabseven.tabeight.tab-nine.tabtwo.tab-nine.tabtwo.tabsix.tabzero.tab-two.tabseven.tabnine.tab-six.tabspace.tab(two.tabzero.tabtwo.tabzero.tab)。 如中文译本与英文原版的内容不一致，概以英文版为准。 下载地址：www.irena.org/publications 请通过以下网址了解更多信息或向我们提供反馈：publications@irena.org 关于space.tabIRENA 国际可再生能源署space.tab(IRENA)space.tab 是国际合作的主要平台、英才中心、政策、技术、资源和金融知识库，也是推动全球能源系统转 型的动力。作为成立于space.tabtwo.tabzero.tabone.tabone.tabspace.tab 年的政府间组织，IRENAspace.tab 推进广泛采用和可持续利用各种形式的可再生能源，包括生物能源、地 热、水电、海洋、太阳能和风能，以追求可持续发展、能源获取、能源安全和低碳经济的发展与繁荣。www.irena.org IKIspace.tab支持 本报告是“未来城市能源解决方案”项目的一部分，该项目得到了国际气候倡议space.tab(IKI)space.tab的支持。德国联邦环境、自然保护与核安 全部space.tab(BMU)space.tab 基于一项德国联邦议院决议为该项计划提供支持。 致谢 本创新前景报告在space.tabFranciscospace.tabBoshellspace.tab(IRENA)space.tab 的指导下，由space.tabAlessandraspace.tabSalgado、 Nadeemspace.tabGoussousspace.tab(IRENA)、 Manuspace.tab Ravishankar、 Oliverspace.tabRichards、 Jamesspace.tabWalker、 Tomspace.tabJenningsspace.tab和 space.tabFloraspace.tabBuchanan（碳信托）、Anabelspace.tabTrujillo、 Omarspace.tabSaeed、 Helenaspace.tabNavarro、 Yulongspace.tabDingspace.tab和 space.tabYi-Chungspace.tabChen（伯明翰大学）等人共同合作撰写。 space.tabspace.tab IRENAspace.tab专家也为该展望做出了积极贡献，他们是：Dolfspace.tabGielen、 Arinaspace.tabAnisie、 Elenaspace.tabOcenic、 Lilianaspace.tabAndreiaspace.tabMoraisspace.tabGomes、 Carlosspace.tabFernandez、 Paulspace.tabKomor、 Gayathrispace.tabPrakash、 Luisspace.tabJaneiro、 Rolandspace.tabRoesch、 Lucaspace.tabAngelino、 Yongspace.tabChen、 Paulspace.tabDurrantspace.tab和space.tab Emanuelespace.tabTaibi。space.tab 以下外部专家对本报告进行审阅并提供了宝贵的反馈意见：Michaelspace.tabGeyer（德国航空太空中心space.tab[DLR]）、Degerspace.tabSaygin（ SHURAspace.tab 能源转型中心）、Samanspace.tabNimalispace.tabGunasekara（皇家理工学院）、Ruudspace.tabKempener（欧盟委员会）、Dariaspace.tabDraganovaspace.tab 和 space.tabJean- Michelspace.tabDurand（欧洲储能协会space.tab(Europeanspace.tabAssociationspace.tabforspace.tabStoragespace.tabofspace.tabEnergy)）、 Alessandrospace.tabProvaggi（区域供热供冷系统space.tabplus.tabspace.tab技 术平台slash.tab 欧洲区域供热供冷协会）、Wimspace.tabvanspace.tabHelden（国际能源署太阳能供热和供冷实施协议第space.tabfive.tabeight.tabspace.tab 研究任务slash.tab 美国能源工程师 协会space.tab–space.tab可持续技术研究所）、Fernandospace.tabMoralesspace.tab(Highviewspace.tabPower)、 Jorisspace.tabMperiod.tabspace.tabKoornneefspace.tab(TNO)、 Lionelspace.tabNadau（苏伊士环能集 团）、Janspace.tabDirikenspace.tabandspace.tabRobbespace.tabSalenbienspace.tab(VITO)。 IRENAspace.tab感谢space.tabPablospace.tabRalonspace.tab(IRENA)、 Marcusspace.tabVAspace.tabBianchi（国家可再生能源实验室）和space.tabKevinspace.tabKnosala（能源与气候研究所技术经济 系统分析，于利希研究中心）提供的章节评论、市场评估关键性意见及第space.tabtwo.tabspace.tab章中的预测分析。 第 space.tabthree.tabspace.tab章中的技术评估和重点事项得到了国际能源署太阳能供热和供冷实施协议第space.tabfive.tabeight.tabspace.tab 研究任务space.tab(IEAspace.tabSHCspace.tabTaskspace.tabfive.tabeight.tab)slash.tab国际能源 署蓄能节能委员会space.tabAnnexspace.tabthree.tabthree.tabspace.tab(ECESspace.tabAnnexspace.tabthree.tabthree.tab)space.tab 多位专家的反馈，他们是：Wimspace.tabvanspace.tabHelden、 Dannyspace.tabMuller、 Samanspace.tabNimalispace.tab Gunasekara、 Haraldspace.tabMehling、 Dominicspace.tabGroulxspace.tab和 space.tabPimspace.tabDonkers。 下列技术专家通过引导性访谈提供了有用的反馈和信息： Davidspace.tabSandersspace.tab(Dearman)、 Ruudspace.tabvanspace.tabdespace.tabBoschspace.tab(Ecovat)、 Nitinspace.tabGoelspace.tab (Inficold)、 Jiuliangspace.tabChenspace.tabNanjing（金合能源材料有限公司）、Johnspace.tabLerchspace.tab(Axiomspace.tabEnergy)、 Mikespace.tabHopkins（ Icespace.tabEnergyspace.tab前职工）、 Soniaspace.tabFerrer（阿苯哥）、Huubspace.tabKeizersspace.tab(TNO)； Chrisspace.tabHeaton（ ETIspace.tab前职工）、Andrewspace.tabBissellspace.tab 和 space.tabDavidspace.tabOliverspace.tab(Sunamp)、 Bobbyspace.tab Dunn（萨默赛德）以及space.tabAndrewspace.tabTong（俄亥俄州立大学）。 本报告的编辑为space.tabJustinspace.tabFrench-Brooks。 IRENAspace.tab由衷感谢德国联邦经济事务和能源部的大力支持。 免责声明 本出版物及所使用的资料均按“原样”提供。IRENA 已经采取了所有合理的措施，以验证本出版物中资料的可靠性。然而，IRENA、其任何官 员、代理人、数据或其他第三方内容提供者均不提供任何明示或暗示的担保，且对使用本出版物或材料的任何后果不承担任何责任或法律责任。 本文中包含的信息不一定代表 IRENA 所有成员的观点。提及特定的公司或特定的项目或产品并不意味着 IRENA 认可或推荐这些公司或产品，认 为其优先于未提及的类似性质的其他公司或产品。此处采用的名称和本材料的表述，并不意味着 IRENA 会就任何地区、国家、领土、城市或地 区或其当局的法律地位或对边界或边界的划定表示任何意见。 蓄热为整合高比例的太阳能和 风能提供了必要的灵活性。 图片 .6 表格 .8 案例研究 9 缩写 .10 计量单位 . 11 关键发现 12 对政策制定者的启示 16 TES 为城市所有能源需求部门提供灵活性 16 TES 市场评估 . 18 部门应用和创新展望 . 22 政策建议 . 32 1 设置情景 . 38 1.1 全球能源转型 . 38 1.2 TES 市场评估 42 1.3 TES 在集成能源系统中的作用 49 1.4 系统方法 51 2 技术概览 . 53 2.1 蓄热技术的主要类型 . 53 2.2 TES 技术的关键属性 . 67 目录 创新展望4 3 各部门现状和趋势 . 70 3.1 电力 71 3.2 工业 . 76 3.3 冷链 .83 3.4 区域供热和供冷 90 3.5 建筑 .98 4 加快部署的政策干预措施 . 106 4.1 TES 应用的系统层面障碍 107 4.2 可用的支持机制 109 4.3 各部门面临的主要障碍及建议 . 112 4.4 广泛部署 TES 的主要障碍 116 5 参考文件 . 120 6 附录 128 6.1 本创新展望技术选择背后的方法论 128 6.2 显热蓄热 129 6.3 潜热蓄热 . 131 6.4 热化学蓄热 . 133 6.5 机械热储能系统 . 137 蓄热 5 创新展望6 图片 图 1. TES 在能源部门的关键应用 17 图 2. 所研究 TES 技术的工作温度和时间范围 . 18 图 3. 与《巴黎协定》一致的 IRENA“能源转型情景”中的 TES 装机容量预测 19 图 4. 熔融盐 TES 装机容量 . 19 图 5. 全球范围内 TES 空间供冷装机容量和预测容量 . 20 图 6. TES 供热应用的装机容量 20 图 7. TES 在电力部门的技术现状和创新展望 . 23 图 8. TES 在工业部门的技术现状和创新展望 . 25 图 9. TES 在冷链部门的技术现状和创新展望 . 27 图 10. TES 在区域供热和供冷部门的技术现状和创新展望 29 图 11. TES 在建筑部门的技术现状和创新展望 31 图 12. TES 部署所面临的障碍 . 33 图 13. 给政策制定者的建议 . 36 图 14. 2010-2050 年各部门能源相关的年度 CO 2 排放 39 图 15. 截至 2019 年的装机容量 42 图 16. 全球熔融盐 TES 装机容量（吉瓦） . 43 图 17. 熔融盐 TES 装机容量 . 44 图 18. 全球范围内 TES 空间供冷装机容量和预测容量 . 45 图 19. ATES 预测 . 46 图 20. 供热应用的 TES 装机容量（占总装机容量的百分比） 47 图 21. TES 装机容量预测 48 图 22. 满足电力和热能需求灵活性的集成集中式和分布式电力基础设施概述 . 48 图 23. TES 在能源系统的关键应用 . 49 图 24. 直接熔融盐蓄热系统 . 56 图 25. 间接熔融盐蓄热系统 . 56 图 26. 地下储能概念 57 图 27. 本报告中分析的 PCM 的性质，揭示了熔化热和熔点方面的差异 58 图 28. 大容量蓄热系统中的 PCM 封装 59 蓄热 7 图 29. 冰盘管系统 .60 图 30. 热化学蓄热方法和材料 62 图 31. CaL 工艺方案 62 图 32. CREATE 演示蓄热系统图 . 63 图 33. 配备分离反应器的吸收式系统配置 64 图 34. A-CAES 提议现场装置图 . 65 图 35. 发电应用 LAES 的通用系统配置 66 图 36. 所研究 TES 技术的工作温度和时间范围 68 图 37. TES 在各部门的主要应用概述 70 图 38. 各种储能技术额定容量下的系统额定功率和潜在释能时间 . 72 图 39. 2018 年电力部门适用技术的商业就绪水平 72 图 40. 适用于工业部门不同工作温度范围的技术 . 79 图 41. TES 技术在工业部门应用中的商业就绪水平 . 79 图 42. 使用水作为短期蓄热介质的工厂位置 81 图 43. TES 技术在冷链中的商业就绪水平 86 图 44. 未来集成冷链中使用 LAES 的愿景 . 87 图 45. TES 技术在区域供热和供冷中的商业就绪水平 93 图 46. TES 技术在建筑部门的商业就绪水平 . 101 图 47. 促进 TES 技术商业化的政策方案清单 109 图 48. 不同水罐配置 130 图 49. BICPV-石蜡系统概念 132 图 50. 用于热化学蓄热的 CSP-CaL 整合 . 134 图 51. 水合盐封闭式系统 (a) 和开放式系统 (b) 的配置 135 图 52. 分离反应器概念的工艺配置 136 图 53. 吸收式蓄热系统原理图 . 137 图 54. TES 绝热 CAES 138 附录图 1. 2010-2050 年与能源相关的 CO 2 排放量 (Gt/yr) .139 创新展望8 表格 表 1. 各终端用能部门中 TES 相关政策干预概述 34 表 2. 所选 TES 技术的适用规模、工作时间和相关能量矢量 68 表 3. 所选 TES 技术的关键技术属性 . 69 表 4. CSP TES 技术创新的主要目标 74 表 5. 太阳能光伏发电和风力发电 TES 技术创新的关键目标 75 表 6. 工业部门的可再生能源技术 . 78 表 7. 工业部门 TES 技术创新的主要目标 81 表 8. 冷链中 TES 技术创新的关键指标 88 表 9. 冷链应用中 TES 技术的关键材料和系统创新需求 88 表 10. 区域供热和供冷 TES 技术创新的关键目标 96 表 11. 建筑部门 TES 技术创新的主要目标 . 103 表 12. 欧盟三个成员国的 NREAP 介绍，揭示了 2020 年各部门的可再生能源渗透率目标 . 112 表 13. 欧盟确定的储能部署障碍 . 113 表 14. 各终端用能部门中 TES 相关主要支持需求概述 . 116 表 15. 各终端用能部门中 TES 相关政策干预概述 118 表 16. 科学文献中提出的无机复合材料 133 表 17. 研究人员针对季节性储能应用提出的 TCM 材料 . 135 表 18. TES 技术与能源部门 . 140 蓄热 9 案例研究 案例研究 1. 中国利用部门耦合降低弃风率 51 案例研究 2. 货运集装箱的蓄热 . 85 案例研究 3. 智能供冷在商业零售场所提供需求侧管理服务 . 85 案例研究 4. 季节性储能太阳能区域供热方案 94 案例研究 5. 柏林区域供热方案使用的水合盐蓄热原型 . 95 案例研究 6. 将充能的 TES 材料从充能地点运输到需求点 . 97 案例研究 7. 具备智能能源管理功能的 PCM 热电池可实现低谷期可再生能源的整合 100 案例研究 8. 市政当局引入家用 TES 以减少家庭开支并提高风能利用率 102 案例研究 9. 英国的 LAES 技术推动干预措施 110 案例研究 10. 加利福尼亚州为拉动储能市场实行强制干预措施 . 111 案例研究 11. 市场改革有助于减少中国的可再生能源弃电问题 113 案例研究 12. 印度实行技术推动和市场拉动干预措施以发展清洁冷链 114 创新展望10 缩写 A-CAES 绝热压缩空气储能 ATES 含水层蓄热 BTES 地埋管蓄热 CAES 压缩空气储能 CaL 钙循环 CAPEX 资本支出 COP 性能系数 cPCM 复合相变材料 CSP 聚光太阳能热发电 HT-cPCM 高温复合相变材料 IEA 国际能源署 LAES 液态空气储能 LCOE 平均电力成本 LNG 液态天然气 NREAP 可再生能源国家行动计划 PCM 相变材料 PTES 热井蓄热 PV 光伏 P2H 电制热 R&D 研究与开发 SETS 智能电力蓄热 TES 蓄热 TTES 罐式蓄热（通常以水作为蓄热介质） UTES 地下蓄热 VRE 波动性可再生能源 WTTES 水罐蓄热 蓄热 11 EJ 艾焦耳 GW 吉瓦 GWh 吉瓦时 Gw th 吉瓦热 K 开 kJ/kg 千焦每千克 kW 千瓦 kWh 千瓦时 MW 兆瓦 MWh 兆瓦时 m 2 平方米 m 3 立方米 W/m·K 瓦每米开尔文 °C 摄氏度 计量单位 创新展望12 主要研究结论 《巴黎协定》倡导的全球能源系统转型要求快速实现 可再生能源的应用。蓄热 (TES) 技术有助于在发电、 工业和建筑部门整合高比例的可再生能源。 在接下来的篇幅中，将阐明 TES 的关键作用。 • TES 技术具备独特优势，例如将供热供冷需求与即 时发电和能源供应的可用性分离。由此带来的灵活 性促成了更广泛利用太阳能和风能等波动性可再生 资源的可能性。利用TES 可减少成本高昂的电网提 升需求，帮助平衡季节性需求并支持向以可再生能 源为主的能源系统转型。 • 到 2030 年，TES 的全球市场规模可能会增加两 倍。这意味着十年内其装机容量从去年（2019 年） 的 234 吉瓦时 (GWh) 增加至超过 800 GWh。同 时，预计 TES 在供冷和电力应用方面的投资将达 到 130 亿美元至 280 亿美元。通过支持向可再生能 源、提高能效和更大规模电气化的转变，TES 投资 有助于实现长期的气候和可持续性目标。 • 熔融盐储能技术在电力部门得到了广泛应用。 这得益于其先进的技术成熟度及其在聚光太阳能 热发电 (CSP) 厂中的应用。到 2030 年，预计将 有 491 GWh 至 631 GWh 的熔融盐蓄热装机容量投 入使用。其他 TES 技术短期内可能会实现商业上的 可行性，包括储存 CSP、太阳能光伏 (PV) 和风能 等过剩能源的固态和液态空气储能技术。 • 全球 TES 的供冷装机容量需要增加一倍才能满足 2030 年的预期供冷需求。这意味着未来十年内需 要投资约 5.6 亿美元，使全球投资总额达到 28.2 亿 美元。相变材料 (PCM) 和其他 TES 技术可补充冷 链应用，实现生产、存储和运输等各环节制冷负荷 的灵活性。 • TES 应用于区域供热和供冷时，可有效地分离需求 与供应，从而根据季节储存能源。区域供热已采用 显热技术，例如罐式蓄热（或 TTES）和地下蓄热 （或 UTES）。 • 水罐蓄热（或 WTTES）技术已在全球的建筑部门 中广泛使用。小范围内，地下蓄热也开始应用于较 小规模装置。冰和固态热电池的应用当前处于早期 开发阶段。 • 而水罐与太阳能热电厂的结合在工业低温热能的生 产和储存中得到了广泛应用。其主要应用领域为采 矿、食品和纺织工业。当前，显热、潜热和热化学 蓄热等相关创新技术也在试验之中，以储存高级热 能。 • 投资于技术开发以及采取相关措施增强市场吸引力 有助于促进 TES 部署的快速增长。这些举措可构 成以扩大可再生能源规模及能源应用脱碳为目标的 整体能源政策的一部分。 TES 是能源转型投资计划的重要组成部分，可帮助各个国家 /地区在后新冠疫情时代逐步复 苏。TES 以及可再生能源、能源效率和电气化等方面的投资可促进健康、经济的基础设施 建设、推动短期复苏并使能源发展跟上全球气候和可持续性目标的步伐。 蓄热 13 可再生能源与城市 图片来源：Shutterstock 创新展望14 Hotel 数据中心 相变材料 (PCM) 地下蓄热 (UTES) 熔融盐系统 家用热水罐 热化学储能系统 蓄热可能成为提高能源系统中可再生能源渗透率的 重要推动力 太阳能和风力发电在每日和季节性时间范围内都在波动。能源系统运营商可以利用诸如储能等灵 活的技术匹配能源供需。这将使能源系统更稳定、更灵活，且建设和运行成本更低。 工业冷链 PCM 和其他 TES 技术可整合到冷链的所有环节中， 在生产、储存和运输等冷链的各环节实现制冷负荷的 灵活性。 水罐可用于现场太阳能热发电，为工业提供低品位热能。 当前，显热、潜热和热化学等相关创新技术 也在试验之中，以储存高品位热能。 TES 热能应用的当前分类 （热水罐除外） （家用热水罐除外） 105 GWh 91 GWh 2 GWh 建筑 区域供热 工业 …以满足与《巴黎协定》一致的 IRENA 情景所需的 CSP 数量 目前 2030 年 电力部门的熔融盐需求增加 491-631 GWh 21 GWh 空间供冷 TES 预计显著增加 （假设全球部署率 与美国相似） 14 GWh 目前 26 GWh 2030 年 增加 2 倍 蓄热 15 Hotel 数据中心 相变材料 (PCM) 地下蓄热 (UTES) 熔融盐系统 家用热水罐 热化学储能系统 与其他技术形式相比，TES 技术在灵活性方面具备独特优势： 部门整合 季节性储能 波动性能源供应整合需求转移 电网管理 TES 有助于灵活的冷热 输送并实现供需分离 即使无太阳直射和强劲 风力时，也可以利用可再生 能源高峰供电时产生的热能/ 冷能满足需求。 TES 通过推动部门整合 使整个系统受益，依靠 可再生能源电力满足 更大规模的能源需求 通过部署 TES 可以提高 灵活性、缓解电网压力及 降低昂贵的电网提升需求 TES 可在阳光充足的 夏季储存热能以满足冬季 的供热需求，同时在寒冷 的冬季储存冷能以满足 夏季的供冷需求 电力 区域供热和供冷建筑 熔融盐用于使聚光太阳能热发电 (CSP) 厂 在夜间释能。 新型显热蓄热技术正在研发之中， 以实现大容量独立储能。 利用家用热水罐和新型显热、潜热和 热化学热电池的创新技术可与热泵整合， 为建筑热能需求提供灵活性。