主講人簡介：

呂石磊

天津大學環(huán)境科學與工程學院，建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)教授，博士生導師，學科方向帶頭人。入選教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃，獲得天津市建筑節(jié)能先進個人稱號，擔任中國建筑節(jié)能協(xié)會專家委員、中國建筑節(jié)能協(xié)會建筑調適專委會常務委員、中國綠色建筑與節(jié)能專業(yè)委員會委員、天津市碳中和與綠色金融研究中心副理事長。

2020 年，我國在第七十五屆聯(lián)合國大會上承諾二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。實際上，我國建筑全過程碳排放占全國碳排放比重的 50.6%，其中運行階段排放占全過程的21.3%，成為社會能源消耗和碳排放的重點領域之一。因此，建筑領域實現(xiàn)碳達峰、碳中和的道路上，應重點關注能源生產和消費雙環(huán)節(jié)。

供暖是冬季北方地區(qū)人民生活的基本需求，也是民生工程。隨著“雙碳”目標的提出，供暖行業(yè)面臨著能源結構轉型的重大挑戰(zhàn)，清潔性和低碳性是未來的主旋律。傳統(tǒng)的化石（煤）能源供暖將逐步退出歷史舞臺，電能、核能、太陽能、地熱能等可再生能源的開發(fā)利用將成為供暖熱源的主要技術途徑。

相變儲熱清潔供暖技術不光擁有良好的市場發(fā)展前景，又逢政府指導性政策的適時出臺。國家近年來出臺了一系列清潔供暖和大力發(fā)展可再生能源的政策，積極推動將太陽能、余熱、低谷電等應用于建筑供暖，實現(xiàn)供暖的電氣化、低碳化和清潔替代。

從全球的發(fā)展大勢來看，中國作為能源大國，發(fā)展儲熱技術更應該提到更高的戰(zhàn)略層面上，這是長期的國際儲熱技術競爭的需要，更是實現(xiàn) “雙碳”目標的要求。據數(shù)據統(tǒng)計，全球終端能源消耗——熱能（冷/熱）消耗占比超過50%，城鎮(zhèn)建筑能源消耗——熱能（冷/熱）消耗占比40-60%。可以預見，熱能在城鎮(zhèn)能源體系中占據主導地位！未來城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)將由高比例可再生能源與儲熱設施結合，在實現(xiàn)供熱低碳化的同時，實現(xiàn)能源系統(tǒng)柔性靈活和運行經濟。

呂石磊老師在分享中表示：“儲熱技術是以儲熱材料為媒介將太陽能光熱、地熱、工業(yè)余熱、低品位廢熱等熱能儲存起來，在需要的時候進行釋放，力圖解決由于時間、空間、強度上的熱能供給與需求間不匹配所帶來的問題，最大限度地提高整個系統(tǒng)的能源利用率而逐漸發(fā)展起來的一種技術。目前，主要有三種儲熱方式，包括顯熱儲熱、潛熱儲熱（也稱為相變儲熱）和熱化學反應儲熱。

儲熱技術特性對比

顯熱儲熱、相變儲熱、熱化學反應儲熱，這三種儲熱形式各具特點。與其他兩種儲熱形式相比，顯熱儲熱的配置簡單、技術成熟、儲熱材料廉價。但儲熱密度較低，系統(tǒng)通常占用較大空間，儲存過程中的溫度變化會導致巨大的熱損失。熱化學儲熱對可再生能源和工業(yè)廢熱等低品位能源的適用性較低，在國內外都尚在研發(fā)階段，商業(yè)化進程目前尚待推進。

相比于顯熱儲熱技術，相變儲熱具有單位體積儲熱密度大的優(yōu)點，且在相變溫度范圍內具有較大能量的吸收和釋放，存儲和釋放溫度范圍窄，有利于充熱放熱過程的溫度穩(wěn)定。熱化學反應儲熱的儲能密度比顯熱儲熱和相變儲熱都高，但應用技術和工藝太復雜，存在許多不確定性，如反應條件苛刻，不易實現(xiàn)、儲能體系壽命短、儲能材料對設備的腐蝕性大、一次性投資大及效率低等，如能很好地解決這幾方面的問題，則其應用前景廣闊。從三種儲熱形式的特點來看，相變儲能綜合效果好，目前許多研究都是針對這三種儲熱形式的不足進行研發(fā)與攻關。

在"雙碳”目標發(fā)展背景下，儲熱作為一種新型儲能技術將廣泛應用于清潔供暖、火電靈活性改造、綜合能源服務等多個能源細分領域，儲熱是提升供暖系統(tǒng)經濟性,保障部分不穩(wěn)定低碳能源穩(wěn)定供暖的必要條件,是構建低碳和零碳供暖體系的重要組成部分，建筑領域發(fā)展儲熱的途徑如下：

1.促進可再生能源消納，提升可再生能源利用率

2.進一步推進北方清潔取暖深入

3.為南方供暖提供新的技術路徑

4.推動農村太陽能供暖步伐

結語：“十四五”時期是實現(xiàn)碳達峰的關鍵窗口期，也是我國儲能技術從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展的重要時期。目前，發(fā)展儲能產業(yè)既是節(jié)能減排的需要，也是能源增長以支撐經濟發(fā)展的需要。

延伸閱讀：

天津大學環(huán)境科學與工程學院教授呂石磊率領的“低碳建筑與儲熱利用”研究團隊，十幾年來致力于建筑相變蓄熱基礎理論和核心技術的前沿研究。研究團隊在多項國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、產學研技術開發(fā)等科研項目的支持下，通過完善理論方法、研發(fā)相變材料、開發(fā)蓄熱裝置、建設智慧平臺等，實現(xiàn)了相變蓄熱供暖技術基礎理論—關鍵技術—工程應用的全鏈條創(chuàng)新。