2022年熱儲(chǔ)能技術(shù)有哪些進(jìn)步和發(fā)展

熱儲(chǔ)能技術(shù)有哪些進(jìn)步和發(fā)展

目錄

1.熱儲(chǔ)能如何成為未來規(guī)模儲(chǔ)能的中堅(jiān)力量.......................................1

2.VikingEnergySolutions公司的熱儲(chǔ)能技術(shù)..................................3

3.挪威熔鹽電池集團(tuán)進(jìn)軍西班牙市場(chǎng).............................................4

4.MGA相變儲(chǔ)熱磚提供儲(chǔ)能新方向...............................................5

4.1.前述.....................................................................5

4.2.澳科學(xué)家研發(fā)出MGA新型模塊化蓄熱材料.................................6

4.2.1.儲(chǔ)能技術(shù)的重要性正日益凸顯.........................................6

4.2.2.可像積木一樣堆疊和組合，安全可回收................................7

4.2.3.MGA技術(shù)改造燃煤電站可實(shí)現(xiàn)“雙贏”................................7

4.2.4.試點(diǎn)生產(chǎn)工廠于2021年下半年投運(yùn)...................................8

4.3.MGA技術(shù)的工作原理......................................................9

4.4.MGA熱儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)...................................................10

4.5.MGA應(yīng)用場(chǎng)景...........................................................11

4.5.1.電網(wǎng)規(guī)模的可再生能源...............................................11

4.5.2.用于聚光太陽能熱發(fā)電的存儲(chǔ).........................................12

4.5.3.工業(yè)余熱存儲(chǔ)........................................................13

4.6.未來發(fā)展空間...........................................................14

參考資料：......................................................................14

1.熱儲(chǔ)能如何成為未來規(guī)模儲(chǔ)能的中堅(jiān)力量

公用事業(yè)廠商愛迪生國際公司(EdisonInternationa)和熱儲(chǔ)能解決方案提供商

VikingEnergySolutions公司日前開展合作驗(yàn)證了一個(gè)熱儲(chǔ)能解決方案，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)

合作開展的這個(gè)熱儲(chǔ)能解決方案實(shí)現(xiàn)了100%的往返效率，并達(dá)成了一項(xiàng)涉及多

項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利的收購，這對(duì)于熱儲(chǔ)能技術(shù)來說是積極進(jìn)步。

能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。在眾多儲(chǔ)能技術(shù)中，熱能儲(chǔ)存是

最有前途的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。

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縱觀人類社會(huì)發(fā)展史，人類社會(huì)文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源利用

的提高和革命。

儲(chǔ)能技術(shù)在促進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)、開放共享、靈活交易和協(xié)調(diào)發(fā)展、推動(dòng)

能源革命和新能源模式發(fā)展等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。是新能源和可再生

能源發(fā)展的核心支撐。儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新和突破將成為推動(dòng)全球能源格局革命

性、顛覆性調(diào)整的重要主導(dǎo)技術(shù)。

目前，世界主要發(fā)達(dá)國家都在加快發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，搶占能源戰(zhàn)略的

突破口。

熱能儲(chǔ)存技術(shù)是以儲(chǔ)熱材料為介質(zhì)，儲(chǔ)存太陽能、地?zé)帷⒐I(yè)廢熱、低品

位廢熱等，或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為熱能，在需要時(shí)釋放出來，以解決因時(shí)間、空間或

強(qiáng)度上的熱供需不匹配而引起的問題，最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用

率。

與電化學(xué)儲(chǔ)能、電儲(chǔ)能等其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，熱能儲(chǔ)能在裝機(jī)規(guī)模、儲(chǔ)能

密度、技術(shù)成本和使用壽命等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)；

與壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能兩種機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)相比，熱能儲(chǔ)能技術(shù)具有占

地面積小、成本低、儲(chǔ)能密度高、對(duì)環(huán)境影響小、不受地理和環(huán)境條件限制等

優(yōu)點(diǎn)；

蓄熱技術(shù)作為一種高能量密度、高轉(zhuǎn)換效率、高性價(jià)比的大規(guī)模儲(chǔ)能方

式，將在建設(shè)清潔、低碳、安全高效的能源體系、建設(shè)以新能源為主體的新電

力系統(tǒng)、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等方面發(fā)揮重要作用。返回搜狐，查看更

多

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2.VikingEnergySolutions公司的熱儲(chǔ)能技術(shù)

圖1VikingEnergySolutions公司熱儲(chǔ)能技術(shù)已通過為期兩年的評(píng)估驗(yàn)證

VikingColdSolutions公司開發(fā)的熱儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)過環(huán)境咨詢機(jī)構(gòu)

D+RInternational公司為期兩年的評(píng)估研究后得到驗(yàn)證。

該公司表示，其解決方案存儲(chǔ)冷能的效率比傳統(tǒng)冷庫高出該公司表

25%O

示，評(píng)估研究報(bào)告建議，將VikingColdSolutions公司的熱儲(chǔ)能技術(shù)納入南加州

愛迪生公用事業(yè)公司(SCE)的項(xiàng)目組合中，以提高冷藏設(shè)施的能源效率和需求響

應(yīng)。

VikingColdSolutions公司表示，這項(xiàng)研究和測(cè)試是在南加州的一家食品服

務(wù)分銷商進(jìn)行的，它驗(yàn)證了熱儲(chǔ)能技術(shù)在提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和減少用電量方面的

商業(yè)利益。而制冷是加利福尼亞州第三大能源使用類別。

評(píng)估研究報(bào)告指出，“相變材料與智能控制相結(jié)合，可以顯著提高熱儲(chǔ)能

設(shè)施的能源效率和需求管理能力?！本唧w來說，VikingColdSolutions公司的熱

儲(chǔ)能技術(shù)將制冷系統(tǒng)內(nèi)的能源效率提高了25%,并顯著地降低了峰值負(fù)載需

求，同時(shí)更好地保持產(chǎn)品所需的溫度。

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該公司希望這將啟動(dòng)美國各地的食品制造商、分銷商和食品零售商對(duì)其技

術(shù)的采用。為溫控設(shè)施運(yùn)營(yíng)商采用現(xiàn)有的激勵(lì)計(jì)劃以降低能源使用將有助于實(shí)

現(xiàn)這一目標(biāo)，VikingColdSolutions公司表示，評(píng)估的成功將有助于其熱儲(chǔ)能技

術(shù)推廣到這些計(jì)劃中。

與此同時(shí)，以色列的熱儲(chǔ)能電池生產(chǎn)商N(yùn)ostromoEnergy公司宣布與商業(yè)

冷卻系統(tǒng)制造商SmardtChiller集團(tuán)進(jìn)行技術(shù)合作。

該公司表示，該合作伙伴關(guān)系將尋求引入具有最高往返效率(RTE)的儲(chǔ)能系

統(tǒng)，甚至高達(dá)100%。(注：在存儲(chǔ)能量的方面，往返效率是指儲(chǔ)存能量可以回

收的部分。)

NostromoEnergy公司的核心產(chǎn)品是其IceBrick,這是一種模塊化的封裝式

蓄冷用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以快速冷凍。它的主要用途是取代建筑物冷卻。它在

非高峰電力需求期間將水冷卻成冰，并在高峰時(shí)段用它來冷卻建筑物的循環(huán)

水。

該公司聲稱具有86%?92%熱往返效率、四小時(shí)循環(huán)放電深度為94%,并

且在20年內(nèi)退化率小于1%?

這兩家公司計(jì)劃合作建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，以優(yōu)化彼此的產(chǎn)品性能。

3.挪威熔鹽電池集團(tuán)進(jìn)軍西班牙市場(chǎng)

與此同時(shí)，總部位于挪威的熔鹽電池開發(fā)商KyotoGroupAS公司收購了總

部位于西班牙的MercuryEnergy公司，該公司擁有多項(xiàng)與熱儲(chǔ)能開發(fā)相關(guān)的知

識(shí)產(chǎn)權(quán)(IPR)。MercuryEnergy公司為此更名為KyotoTechnologySpain公司。

該公告并沒有提供有關(guān)MercuryEnergy公司的其他信息。KyotoGroupAS

公司表示，賣方是AndresBarrosBorrero公司，KyotoGroupAS公司與該公司在

開發(fā)其Heatcube產(chǎn)品方面存在合作關(guān)系。

Heatcube是一種基于熔鹽的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，配置的儲(chǔ)能容量可以從4MWh

到lOOMWh以上，裝機(jī)容量高達(dá)25MW。MercuryEnergy公司于2020年2月啟

動(dòng)了一個(gè)試點(diǎn)電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，其裝機(jī)容量為1MW。

MercuryEnergy公司聲稱能源效率達(dá)到90%,而該公司于去年3月在泛歐

證券交易所上市。

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4.MGA相變儲(chǔ)熱磚提供儲(chǔ)能新方向

4.1.前述

儲(chǔ)能技術(shù)，是在清潔能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中解決風(fēng)電和太陽能發(fā)電間歇性和不穩(wěn)

定性，以及保證電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的重要手段。

于是，各種儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放，因地制宜。最近國家發(fā)改委發(fā)布的《“十

四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，也鼓勵(lì)儲(chǔ)能多元化發(fā)展。

其中，相變熱量?jī)?chǔ)能成為一個(gè)最有趣、最熱門的內(nèi)容，各種奇思妙想層出

不窮。

3月29日，《環(huán)球零碳》刊登“將燃煤電廠轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)能裝置，這套技術(shù)將

分食萬億儲(chǔ)能市場(chǎng)”一文，引發(fā)很多讀者興趣。文章提到一家來自瑞士的E2s

Power公司，通過新型儲(chǔ)能系統(tǒng)TWEST(行波儲(chǔ)能技術(shù))進(jìn)行熱能儲(chǔ)存，這套

系統(tǒng)可用于退役的燃煤電廠。

而這套系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，是使用一種被稱為“混溶性間隙合金”

(MGA)的專利材料來構(gòu)建存儲(chǔ)模塊。

這項(xiàng)技術(shù)做得比較牛的是一家來自于澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的衍生公司

MGAThermaLE2SPower公司的很多項(xiàng)目，就是跟MGAThermal公司合作的。

今天《環(huán)球零碳》就跟讀者介紹一下這種技術(shù)的詳細(xì)情況。

MGAThermal的核心技術(shù)是一種新發(fā)明的蓄熱材料，混溶間隙合金

(MGA)o這些合金可以以安全且易于使用的方式以熱量的形式存儲(chǔ)大量能量。

在MGAThermal存儲(chǔ)解決方案中，MGA模塊化塊堆疊到絕緣儲(chǔ)罐中，可以存

儲(chǔ)能量以用于各種應(yīng)用一一提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性、住宅和商業(yè)空間供暖、工業(yè)過

程/廢熱等。

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圖說：MGA（混溶性間隙合金）塊（左圖為外觀，右圖為內(nèi)部雙組件結(jié)構(gòu)）

來源：MGAThermal留倡@班球零碳

4.2.澳科學(xué)家研發(fā)出MGA新型模塊化蓄熱材料

以煤電為代表的化石燃料發(fā)電廠正在走向衰亡，大量工人面臨失業(yè)，采用

儲(chǔ)熱技術(shù)與傳統(tǒng)電廠結(jié)合，是否能為其延續(xù)壽命？

CSPPLAZA此前發(fā)布的一篇題為《燃煤電廠或可借儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電技術(shù)“延

年益壽”》【點(diǎn)擊標(biāo)題了解詳情】的報(bào)道，介紹了全球領(lǐng)先的光熱發(fā)電技術(shù)供

應(yīng)商西班牙Abengoa公司和德國工程咨詢公司SolEngCo等相關(guān)光熱企業(yè)正在密

切關(guān)注和探索儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電技術(shù)在落后燃煤電廠改造中的應(yīng)用潛力和市場(chǎng)機(jī)

遇。

無獨(dú)有偶，來自澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的科學(xué)家們也在積極嘗試用儲(chǔ)熱技

術(shù)來拯救面臨淘汰危機(jī)的化石燃料電站，目前他們已成功研發(fā)出一種名為

MGA的新型儲(chǔ)熱材料，有望為傳統(tǒng)的化石燃料電站賦予新生命，使它們可以實(shí)

現(xiàn)無排放“綠色運(yùn)行”。

去年，研發(fā)人員還專門成立了MGAThermal公司，致力于推進(jìn)該技術(shù)走向

商業(yè)化并應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目。

4.2.1.儲(chǔ)能技術(shù)的重要性正日益凸顯

隨著可再生能源的大規(guī)模部署，儲(chǔ)能技術(shù)已越來越受到人類的重視。

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因?yàn)樘柲芎惋L(fēng)能等主要的可再生能源均為間歇性能源，能量的生產(chǎn)與輸

送并不連續(xù)穩(wěn)定，因此若要實(shí)現(xiàn)100%使用可再生能源就必須借助儲(chǔ)能技術(shù)，使

多余的能量及時(shí)儲(chǔ)存并在需要時(shí)釋放。

目前鋰電池蓄電技術(shù)價(jià)格相對(duì)昂貴，且只能用于短期能量?jī)?chǔ)存。抽水蓄能

可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間的能量?jī)?chǔ)存，但卻有較大的廠址局限性，只能在特定條件的

地區(qū)建設(shè)。

因此，我們需要一種既經(jīng)濟(jì)又普遍適用的儲(chǔ)能方案，能夠大規(guī)模推廣且可

以在晚上用電高峰提供6-8個(gè)小時(shí)的可調(diào)度電力。

MGA蓄熱單元可以儲(chǔ)存1整天甚至長(zhǎng)達(dá)1周的能量，這便可以填補(bǔ)蓄電池

和抽蓄電站之間中等儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的“技術(shù)空白”，并可以在需要時(shí)調(diào)度間歇性的

可再生能源。

4.2.2.可像積木一樣堆疊和組合，安全可回收

MGA是一種混色間隙合金，這種新型材料可被制成磚塊等固定形狀形成蓄

熱單元，而太陽能和風(fēng)能等可再生能源在高峰時(shí)產(chǎn)生的多余能量可以被轉(zhuǎn)化成

熱量并儲(chǔ)存在上述蓄熱單元中，待需要時(shí)這些熱量可以作為煤炭等化石燃料的

替代品，與水換熱生產(chǎn)水蒸氣進(jìn)而推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，并實(shí)現(xiàn)零排放。

這些蓄熱單元可以像積木一樣堆疊和組合，可以靈活增加或減少，以滿足

發(fā)電量或熱量的需求變化。

止匕外，研究人員表示，與某些其它燃料不同的是，MGA模塊安全且無毒，

沒有爆炸或泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，MGA模塊的使用壽命預(yù)計(jì)為25-30年，之后還可以進(jìn)行回收。被回

收的模塊可以被很容易的分成單獨(dú)的材料然后重新再被加工成MGA模塊，也可

以作為其他用途的原材料進(jìn)行使用。

4.2.3.MGA技術(shù)改造燃煤電站可實(shí)現(xiàn)“雙贏”

按照研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)想，利用MGA模塊改造已退役或即將退役的燃煤電廠，

可以助力人類社會(huì)平滑過渡到可再生能源時(shí)代。

在未來的二十年中，包括澳大利亞在內(nèi)的全球很多國家的燃煤電廠都將退

役或被停用，MGAThermal公司希望通過MGA蓄熱新技術(shù)來對(duì)這些燃煤電站進(jìn)

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行改造并延續(xù)它們的運(yùn)行壽命，從而使這些電站得以保存并繼續(xù)保留雇員的工

作崗位。

據(jù)研發(fā)人員介紹，目前開發(fā)出的MGA儲(chǔ)熱模塊尺寸為20cmx20cmx

16cm,由金屬混合物組成，在被加熱時(shí)有一些成分會(huì)熔化發(fā)生相變，有一些則

不會(huì)。就像一塊放在微波爐里加熱的碎松餅一樣，由蛋糕和巧克力屑制成的松

餅在加熱時(shí)巧克力屑會(huì)熔化，但蛋糕卻不會(huì)熔化且可以保持原有形狀。

運(yùn)行時(shí)，這些像積木一樣的MGA模塊一方面能夠儲(chǔ)存能量，另一方面可以

將水加熱來生產(chǎn)蒸汽。燃煤電站需要完成的改造工作其實(shí)很簡(jiǎn)單，將原有的鍋

爐拆除利用MGA儲(chǔ)熱模塊替代即可。MGA與水換熱所生產(chǎn)的蒸汽可以驅(qū)動(dòng)渦

輪和發(fā)電機(jī)發(fā)電，既可以替代燃煤提供熱量又沒有任何污染和排放。

談到如何與水換熱來生產(chǎn)蒸汽？研發(fā)人員介紹，設(shè)計(jì)時(shí)可以將MGA模塊

內(nèi)部預(yù)留管道，通過管道將水泵入其中來實(shí)現(xiàn)換熱。另外，也可以采用MGA模

塊與專用熱交換器直接接觸換熱。

MGAThermal的聯(lián)合創(chuàng)始人ErichKisi教授表示：“燃煤電廠的排放是導(dǎo)致

全球變暖的單一最大溫室氣體來源，燃煤電廠轉(zhuǎn)型是一種雙贏的方式，既能提

供清潔的基荷電力，又能避免電廠關(guān)閉造成的就業(yè)崗位流失。”

4.2.4.試點(diǎn)生產(chǎn)工廠于2021年下半年投運(yùn)

止匕夕卜,MGAThermal公司還與瑞士公司E2SPowerAG達(dá)成合作，將在歐洲

燃煤發(fā)電行業(yè)測(cè)試該技術(shù)。從明年開始，他們將一起利用MGA技術(shù)來對(duì)部分燃

煤電廠進(jìn)行改造，并進(jìn)一步驗(yàn)證該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性。

據(jù)研發(fā)人員介紹，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果來看，與鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)相比，MGA

的儲(chǔ)能成本要低很多。

目前鋰離子電池的儲(chǔ)能成本約為200澳元/kWh,如果考慮入網(wǎng)成本則會(huì)進(jìn)

一步增加。而MGAThermal公司試點(diǎn)工廠的建設(shè)目標(biāo)是：包含所有附屬基礎(chǔ)

設(shè)施的條件下整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)50澳元/kWh的儲(chǔ)能成本。

不過，MGAThermal公司也清醒地認(rèn)識(shí)到MGA蓄熱材料的短板：響應(yīng)時(shí)間

要比蓄電池慢得多。蓄電池的響應(yīng)時(shí)間可以以毫秒來計(jì)算，在扮演短時(shí)調(diào)峰或

承擔(dān)高峰電力供應(yīng)方面具有較大優(yōu)勢(shì)。反觀MGA技術(shù)的響應(yīng)時(shí)間則要超過15

分鐘，但是它的存儲(chǔ)容量會(huì)更大一些。

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研究人員認(rèn)為，在具備條件的情況下，將蓄電池、MGA模塊和抽蓄這三種

方式有機(jī)組合起來就可以既滿足大規(guī)模儲(chǔ)能的需要，又可以針對(duì)可再生能源的

波動(dòng)性進(jìn)行快速響應(yīng)。

與任何新技術(shù)一樣，MGA模塊儲(chǔ)能技術(shù)必須經(jīng)過財(cái)務(wù)方面的證明，才能被

行業(yè)接受并廣泛應(yīng)用于商業(yè)化項(xiàng)目。隨著試點(diǎn)生產(chǎn)工廠的建設(shè)和實(shí)際應(yīng)用測(cè)試

的穩(wěn)步推進(jìn)，該技術(shù)的首次全面展示即將到來。一旦成功，該技術(shù)將使燃煤電

廠實(shí)現(xiàn)清潔化運(yùn)營(yíng)，并為這些電廠工人的未來帶來希望。

4.3.MGA技術(shù)的工作原理

在解釋我們的MGA技術(shù)時(shí)，一個(gè)很好的類比是巧克力片紙杯蛋糕。

重新加熱紙杯蛋糕時(shí)，巧克力片會(huì)熔化，但蛋糕結(jié)構(gòu)本身卻保持堅(jiān)固。巧

克力片從烤箱或微波爐中吸收熱量，熔化成美味的液態(tài)巧克力。與此同時(shí)，蛋

糕的"基體"將熔化的巧克力片固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，并防止熔化的巧克力片化?/p>

一灘粘稠的液體。如果隨后讓蛋糕冷卻，則儲(chǔ)存的熱量會(huì)散發(fā)到環(huán)境中。當(dāng)它

冷卻時(shí)，熔化的巧克力片會(huì)失去吸收的能量并返回到固體形態(tài)。這個(gè)加熱和冷

卻的過程可以重復(fù)進(jìn)行一一盡管只是在紙杯蛋糕的合理范圍內(nèi)。

就像我們的紙杯蛋糕中的兩個(gè)組件一樣，MGA（混溶性間隙合金）塊也包

含兩個(gè)組件：石墨和鋁合金制成。一種成分是有較高熔點(diǎn)的石墨，熔點(diǎn)

3700℃,且是熱的良導(dǎo)體，其可使MGA塊保持固體形式并充當(dāng)高導(dǎo)電性基質(zhì)；

另一種成分是一系列金屬合金組成的相變材料，鋁的熔點(diǎn)是700℃,以顆粒形

式分散在整個(gè)基質(zhì)中。

與蛋糕成分一樣，MGA基質(zhì)將顆粒固定在基質(zhì)之中并迅速散發(fā)熱量，使顆

粒（或巧克力片等價(jià)物）在加熱時(shí)熔化時(shí)保持在原位。顆粒熔化時(shí)，它們通過

固態(tài)到液態(tài)的相變儲(chǔ)存熱能。顆粒冷卻時(shí)，它們釋放熔化時(shí)通過相變所存儲(chǔ)的

能量。

然而，與巧克力片紙杯蛋糕的類比不同，這個(gè)加熱并儲(chǔ)存能量、冷卻并釋

放能量的過程可以重復(fù)很多很多次。而且，與紙杯蛋糕不同的是，能量不會(huì)毫

無用處地消散到房間里，借助MGA基質(zhì)將顆粒固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，可再生?/p>

源產(chǎn)生的電力可以不斷地泵入MGA塊中，使顆粒熔化并儲(chǔ)存能量，然后冷卻并

釋放能量，這些能量由傳熱基礎(chǔ)設(shè)施收集和儲(chǔ)存以備后用。這種雙組件結(jié)構(gòu)是

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MGA效率和易用性的關(guān)鍵；這些MGA塊具有高儲(chǔ)能能力和恒溫功率放電，同

時(shí)結(jié)合了相變材料的高熱容量和易于處理的連續(xù)堅(jiān)固性的優(yōu)勢(shì)。

4.4.MGA熱儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)

模塊化

單元被設(shè)計(jì)成可堆疊的，可以根據(jù)需要進(jìn)行堆疊組合，以提供所需的存儲(chǔ)

容量和適應(yīng)和匹配各種發(fā)電廠規(guī)模，并配置所需的工廠占地面積。

存儲(chǔ)效率（電能轉(zhuǎn)化為熱能）高

因?yàn)橥ㄟ^輻射有良好的熱傳遞，因此在這個(gè)過程中幾乎沒有損失。導(dǎo)熱性

比當(dāng)前其他儲(chǔ)熱材料高10到100倍。

儲(chǔ)能密度大

這項(xiàng)突破性技術(shù)結(jié)合了相變材料的高熱容量和易于處理的連續(xù)堅(jiān)固性的優(yōu)

勢(shì)。由于相變，與其他熱能存儲(chǔ)技術(shù)相比，MGA實(shí)現(xiàn)了更好的儲(chǔ)能密度。

可再生

與太陽能、風(fēng)能和熱能可再生能源兼容的可再生友好系統(tǒng)，讓間歇性的可

再生能源高效可靠地發(fā)電。

低成本

模塊中使用的所有材料都是常見的;并且在今天很容易獲得，相對(duì)鋰、鍥等

元素成本較低。根據(jù)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)科學(xué)家、MGAThermal項(xiàng)目的首席研究員

ErichKisi教授的說法，MGA塊的成本是相同尺寸的傳統(tǒng)鋰電池的十分之一，但

產(chǎn)生的能量卻相同。

充電速度快

基于存儲(chǔ)模塊的直接電阻加熱，可以利用交流電流，電壓和電流水平與

發(fā)電機(jī)終端相同。使用該充電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)快速充電，不到1小時(shí)的充電即可

達(dá)到全部存儲(chǔ)容量。

安全可靠性強(qiáng)

定制設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)消除了冷卻和融化過程中的風(fēng)險(xiǎn)和問題。

可持續(xù)性

所采用的組件和設(shè)計(jì)確保了長(zhǎng)壽命、可回收，壽命預(yù)計(jì)為30年，性能下降

可忽略不計(jì)，MGA蓄熱材料使用回收材料制成，并且完全可回收。

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同樣是熱儲(chǔ)能，用混凝土、巖石、沙子和各種鹽等介質(zhì)的儲(chǔ)存方式也層出

不窮。這些材料成本非常低，容易獲得，但通常也具有非常差的熱傳輸性能。

MGA儲(chǔ)熱方式，主要材料是石墨和鋁，克服了固體材料中的熱傳輸問題，同

時(shí)，由于相變MGA也實(shí)現(xiàn)了更好的儲(chǔ)能能量密度，但增加了材料成本，如果在

生產(chǎn)過程中如果可以使用來自不同來源的回收石墨和金屬顆粒，則可大大降低

成本。

所以，MGA技術(shù)只有當(dāng)大規(guī)模使用時(shí)，它是最有效的，不太適合小型儲(chǔ)能

系統(tǒng)。同時(shí)，MGA技術(shù)也面臨著相變儲(chǔ)能材料的共性問題：相變材料儲(chǔ)能效果

與材料機(jī)械性能之間的矛盾。由于相變儲(chǔ)能材料的蓄熱值與相變材料在儲(chǔ)能材

料中所占的含量有直接的關(guān)系，相變材料含量越高，蓄熱值越大，但是由于基

體材料和其他成分的減少，使得儲(chǔ)能材料的機(jī)械性能可能會(huì)出現(xiàn)下降。同時(shí)，

當(dāng)元件尺寸變大時(shí)，材料的機(jī)械強(qiáng)度也可能會(huì)下降。

MGA模塊化塊堆疊到絕緣儲(chǔ)罐中，可以存儲(chǔ)能量以用于各種應(yīng)用一一提高

電網(wǎng)的穩(wěn)定性、住宅和商業(yè)空間供暖、工業(yè)過程/廢熱等。不過，重點(diǎn)還是為電

網(wǎng)提供基本負(fù)荷電力。以下是這一技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景簡(jiǎn)述：

4.5.MGA應(yīng)用場(chǎng)景

4.5.1.電網(wǎng)規(guī)模的可再生能源

MGAThermal與E2SPower合作提出了一種創(chuàng)新的可重復(fù)利用大部分化石

燃料發(fā)電廠的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵞茉磧?chǔ)存工廠的解決方案，其

既可以重新利用即將退役的煤電廠，又可以使可再生能源能夠以可行的高水平

滲透到電網(wǎng)中。

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GRID

Transformer

圖說：用MGA熱能儲(chǔ)存器取代燃煤燃燒器，重振現(xiàn)有電站基礎(chǔ)設(shè)施

來源：MGAThermal展唱◎環(huán)琮零碳

以風(fēng)能、太陽能為代表的可再生能源，都是高度間歇性的，生產(chǎn)高峰期與

使用高峰期的一致性很差。通過在生產(chǎn)高峰期將能量存儲(chǔ)在MGA中，然后在

發(fā)電機(jī)、渦輪機(jī)和退役發(fā)電站中的其他傳熱基礎(chǔ)設(shè)施的幫助下釋放能量，我們

可以重新調(diào)整生產(chǎn)和使用周期。這將是實(shí)現(xiàn)可再生能源全面滲透全球電網(wǎng)的關(guān)

鍵一步。此應(yīng)用中使用的MGA在500-700℃的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，以確

保與現(xiàn)有退役發(fā)電站基礎(chǔ)設(shè)施完美匹配。

4.5.2.用于聚光太陽能熱發(fā)電的存儲(chǔ)

聚光太陽能熱發(fā)電指使用某種輻射能匯聚裝置，聚焦太陽的輻射能，加熱

工質(zhì)，通過工質(zhì)輸送熱能，以此加熱產(chǎn)生高溫蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)發(fā)

電的發(fā)電方式。聚光太陽能熱發(fā)電的簡(jiǎn)單性是通過吸收集中的陽光產(chǎn)生熱量

而，直接以熱能的形式捕獲能量也有助于實(shí)現(xiàn)具有成本效益的熱存儲(chǔ)，目前所

有類型聚光太陽能熱發(fā)電的挑戰(zhàn)是儲(chǔ)熱效率。MGA可以在超過下一代高溫功率

循環(huán)的溫度下運(yùn)行，它們還具有高能量密度并且在成本方面具有競(jìng)爭(zhēng)力，因此

這種可在高溫下運(yùn)行的熱能存儲(chǔ)技術(shù)，將會(huì)提高聚光太陽能熱發(fā)電可行性和可

靠性。

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圖說：使用中央電力塔和熱能存儲(chǔ)單元的集中式太陽能發(fā)電廠示意圖

來源：MGAThermal謝j號(hào)@瑞球零碳

4.5.3.工業(yè)余熱存儲(chǔ)

包括礦石精煉、煉鋼、紙板/紙張制造、食品生產(chǎn)（以及許多其他）在內(nèi)的

工業(yè)過程會(huì)消耗和浪費(fèi)大量熱量。這些熱量有可能被捕獲和再利用，然而，通

常來自過程的廢熱供應(yīng)存在極大地波動(dòng)性，而在使用方面，熱量需要以恒定的

速率輸出。蓄熱則可以幫助重新調(diào)整這種不匹配并消除波動(dòng)，從而將曾經(jīng)浪費(fèi)

的熱量反饋到循環(huán)中。然后，根據(jù)其溫度，回收的熱量可用于發(fā)電、預(yù)熱等工

業(yè)過程或用于加熱/冷卻附近的建筑物、辦公室或當(dāng)?shù)貐^(qū)域。MGA非常適合這

項(xiàng)工作，因?yàn)樗哂蟹浅８叩哪芰棵芏?，這意味著它可以在很小的空間內(nèi)存儲(chǔ)

大量能量。止匕外，MGA對(duì)熱的耐受性很高并且足夠穩(wěn)定以應(yīng)對(duì)非常大的溫度波

動(dòng)，因此能夠顯著平抑輸入側(cè)的波動(dòng)。

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Fluctuatiug