导语：在双碳目标驱动下，未来灵活性电源、需求侧响应能力的建设将是一个持续的且必要的巨大需求，储热是大规模储能的一种，必将参与其中。建筑能源系统的清洁转型与供需匹配是实现建筑领域“双碳”目标的关键，国家近年来出台了一系列清洁供暖和大力发展可再生能源的政策，积极推动将太阳能、余热、低谷电等应用于建筑供暖，实现供暖的电气化、低碳化和清洁替代。储热技术在有效整合太阳能、风能、余废热等多元清洁低碳热源，辅助电力服务市场等方面具有其他储能形式无可比拟的优势。基于此，骏绿网邀请到天津大学环境科学与工程学院教授、博士生导师吕石磊老师，以《“双碳”目标下建筑领域 储热技术研究与展望》为主题，围绕储热技术研究及展望进行了线上直播分享。

主讲人简介：

吕石磊

天津大学环境科学与工程学院，建筑环境与能源应用工程专业教授，博士生导师，学科方向带头人。入选教育部新世纪优秀人才支持计划，获得天津市建筑节能先进个人称号，担任中国建筑节能协会专家委员、中国建筑节能协会建筑调适专委会常务委员、中国绿色建筑与节能专业委员会委员、天津市碳中和与绿色金融研究中心副理事长。

2020 年，我国在第七十五届联合国大会上承诺二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。实际上，我国建筑全过程碳排放占全国碳排放比重的 50.6%，其中运行阶段排放占全过程的21.3%，成为社会能源消耗和碳排放的重点领域之一。因此，建筑领域实现碳达峰、碳中和的道路上，应重点关注能源生产和消费双环节。

供暖是冬季北方地区人民生活的基本需求，也是民生工程。随着“双碳”目标的提出，供暖行业面临着能源结构转型的重大挑战，清洁性和低碳性是未来的主旋律。传统的化石（煤）能源供暖将逐步退出历史舞台，电能、核能、太阳能、地热能等可再生能源的开发利用将成为供暖热源的主要技术途径。

相变储热清洁供暖技术不光拥有良好的市场发展前景，又逢政府指导性政策的适时出台。国家近年来出台了一系列清洁供暖和大力发展可再生能源的政策，积极推动将太阳能、余热、低谷电等应用于建筑供暖，实现供暖的电气化、低碳化和清洁替代。

从全球的发展大势来看，中国作为能源大国，发展储热技术更应该提到更高的战略层面上，这是长期的国际储热技术竞争的需要，更是实现 “双碳”目标的要求。据数据统计，全球终端能源消耗——热能（冷/热）消耗占比超过50%，城镇建筑能源消耗——热能（冷/热）消耗占比40-60%。可以预见，热能在城镇能源体系中占据主导地位！未来城镇供热系统将由高比例可再生能源与储热设施结合，在实现供热低碳化的同时，实现能源系统柔性灵活和运行经济。

吕石磊老师在分享中表示：“储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，在需要的时候进行释放，力图解决由于时间、空间、强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。目前，主要有三种储热方式，包括显热储热、潜热储热（也称为相变储热）和热化学反应储热。

储热技术特性对比

显热储热、相变储热、热化学反应储热，这三种储热形式各具特点。与其他两种储热形式相比，显热储热的配置简单、技术成熟、储热材料廉价。但储热密度较低，系统通常占用较大空间，储存过程中的温度变化会导致巨大的热损失。热化学储热对可再生能源和工业废热等低品位能源的适用性较低，在国内外都尚在研发阶段，商业化进程目前尚待推进。

相比于显热储热技术，相变储热具有单位体积储热密度大的优点，且在相变温度范围内具有较大能量的吸收和释放，存储和释放温度范围窄，有利于充热放热过程的温度稳定。热化学反应储热的储能密度比显热储热和相变储热都高，但应用技术和工艺太复杂，存在许多不确定性，如反应条件苛刻，不易实现、储能体系寿命短、储能材料对设备的腐蚀性大、一次性投资大及效率低等，如能很好地解决这几方面的问题，则其应用前景广阔。从三种储热形式的特点来看，相变储能综合效果好，目前许多研究都是针对这三种储热形式的不足进行研发与攻关。

在"双碳”目标发展背景下，储热作为一种新型储能技术将广泛应用于清洁供暖、火电灵活性改造、综合能源服务等多个能源细分领域，储热是提升供暖系统经济性,保障部分不稳定低碳能源稳定供暖的必要条件,是构建低碳和零碳供暖体系的重要组成部分，建筑领域发展储热的途径如下：

1.促进可再生能源消纳，提升可再生能源利用率

2.进一步推进北方清洁取暖深入

3.为南方供暖提供新的技术路径

4.推动农村太阳能供暖步伐

结语：“十四五”时期是实现碳达峰的关键窗口期，也是我国储能技术从商业化初期向规模化发展的重要时期。目前，发展储能产业既是节能减排的需要，也是能源增长以支撑经济发展的需要。

延伸阅读：

天津大学环境科学与工程学院教授吕石磊率领的“低碳建筑与储热利用”研究团队，十几年来致力于建筑相变蓄热基础理论和核心技术的前沿研究。研究团队在多项国家自然科学基金、国家重点研发计划、产学研技术开发等科研项目的支持下，通过完善理论方法、研发相变材料、开发蓄热装置、建设智慧平台等，实现了相变蓄热供暖技术基础理论—关键技术—工程应用的全链条创新。

【备注】图片来源吕石磊老师PPT，如有侵权，请联系删除！

（剪辑：王书云 编辑：张琦 审核：王书云）