近年來，隨著可再生能源迅猛發(fā)展，不穩(wěn)定的風(fēng)電、光伏的消納問題成為行業(yè)痼疾。如何更好結(jié)合儲能優(yōu)勢，消除可再生能源的成長煩惱？“應(yīng)時而生，順勢而為。”成立于2011年的南京金合能源材料有限公司（下稱金合能源）敏銳把握機遇，果斷切入高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)相變儲熱/儲冷材料領(lǐng)域，短短幾年內(nèi)，憑借過硬的技術(shù)實力迅速揚名業(yè)內(nèi)，開啟相變儲熱的新時代。截至目前，已開發(fā)出一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的儲熱/儲冷系統(tǒng)裝置，可廣泛應(yīng)用于棄風(fēng)電/低谷電清潔供熱/冷、太陽能光熱利用、分布式能源、工業(yè)間歇性余熱/冷存儲及利用、建筑節(jié)能、電動車溫度調(diào)控等領(lǐng)域。

圍繞相變儲熱、清潔供暖、清潔能源消納等問題，記者專訪了金合能源總經(jīng)理陳久良。

技術(shù)引領(lǐng)相變儲熱

中國能源報：在儲能領(lǐng)域，技術(shù)路線有很多，金合能源為何當(dāng)時選擇主攻相變儲熱？

陳久良：首先，金合能源的愿景是通過發(fā)展儲能技術(shù)與產(chǎn)品致力于讓能源守衡，也就是解決能源生產(chǎn)與消費在時間和空間上的不平衡問題。我們認識到儲能對于構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系，推進我國能源行業(yè)供給側(cè)改革、推動能源生產(chǎn)和利用方式變革具有重要戰(zhàn)略意義。

其次，金合能源技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略是先儲熱后儲電。目前儲能某種意義上與儲電劃上了等號，但儲能另一個重要的組成部分——儲熱被忽視了。事實上，從能源消費形式而言，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是居民生活，熱能與電能占整個能源消費的比例是相當(dāng)?shù)模粡墓┙o側(cè)看，過程工業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的余熱被浪費，盡管通過余熱鍋爐已經(jīng)回收利用了一部分，但由于缺少先進的儲存技術(shù)，更大一部分是被浪費了。從技術(shù)經(jīng)濟性角度而言，儲電目前成本過高，商業(yè)模式還有待探索，而儲熱成本僅為儲電的20%左右，已經(jīng)具有商業(yè)推廣價值。

再次，從儲熱技術(shù)發(fā)展路徑來看，傳統(tǒng)技術(shù)兩三百年前就已開始使用，例如用水、巖石、混凝土等介質(zhì)，包括目前國內(nèi)使用較多的固態(tài)氧化鎂。這類技術(shù)統(tǒng)稱為顯熱儲熱技術(shù)，其特點是儲熱介質(zhì)獲取容易且價格低廉，但儲熱密度有限且存儲和釋放過程不可控，無法滿足大規(guī)模存儲的需要。為解決大規(guī)模存儲問題，近年來國內(nèi)外諸多高校、科研院所及企業(yè)開始致力于發(fā)展相變儲能技術(shù)，其主要特點就是儲熱密度高，但相當(dāng)一部分還停留在科學(xué)研究階段，材料的規(guī)模化制備及技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還處于起步階段。而金合能源的相變儲熱材料基于“千人計劃”專家、英國伯明翰大學(xué)——北京科技大學(xué)聯(lián)合能源與環(huán)境研究中心主任丁玉龍教授近20年研究成果積淀，是技術(shù)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，遙遙領(lǐng)先業(yè)界，可很快投入規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化。

中國能源報：自2011年成立至今，作為后起之秀的金合能源，哪些方面的成就讓業(yè)界矚目？

陳久良：金合能源目前已開發(fā)出數(shù)十種復(fù)合相變儲熱材料，應(yīng)用溫度范圍可覆蓋-150℃到1000℃，具有儲熱密度高、導(dǎo)熱性能好、體積變化小、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣等特點，無論是技術(shù)的成熟性還是經(jīng)濟性在國內(nèi)外均處于領(lǐng)先水平。特別是在中高溫段材料工藝中采用多孔載體對相變材料進行微結(jié)構(gòu)封裝，使材料性能更穩(wěn)定、成本更低廉，該工藝在全世界屬于首創(chuàng)，技術(shù)壁壘高。

2016年初，金合能源建成世界上第一條中高溫復(fù)合相變儲熱材料生產(chǎn)線，并開始批量化生產(chǎn)；同年，自主研發(fā)的基于高溫復(fù)合相變儲熱材料的新型儲熱式電鍋爐，在國家能源局新疆阿勒泰風(fēng)電清潔供暖示范項目上實現(xiàn)應(yīng)用；新型儲熱式電暖器在河北省涿州市“煤改電”項目中也得到了應(yīng)用。

積極推動清潔供暖

中國能源報：霧霾肆虐，為打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，防治大氣污染，國家把“煤改電”“煤改氣”進行清潔供暖作為一項重大民生工程，如何看待清潔供暖？

陳久良：從某種意義上講，“煤改電”“煤改氣”是能源消費方式的變革，同時有利于推進能源生產(chǎn)方式的變革，為可再生能源的發(fā)展創(chuàng)造更大空間。清潔供暖取得明顯成效的同時，在實際推進過程中也出現(xiàn)一些問題，如去年冬季的氣荒，但整體來看，清潔供暖市場規(guī)模巨大。

考慮到中國能源資源稟賦，以及依舊嚴峻的棄風(fēng)、棄光形勢，從能源供應(yīng)保障角度來看，“煤改電”在清潔取暖中的比例應(yīng)進一步提升。

中國能源報：在“煤改電”中，金合能源將有哪些發(fā)揮的空間？

陳久良：目前，采用電供暖的方式大致可分為兩類：直熱式電供暖和蓄熱式電供暖。比較而言，以蓄熱式電鍋爐和蓄熱式電暖器為代表的蓄熱式電供暖優(yōu)勢明顯：可利用低谷電、棄風(fēng)/光/水電，電價較為低廉，運行費用較低；采用冗余度設(shè)計，應(yīng)用靈活，便于行為節(jié)能；緊急情況下自帶應(yīng)急備用功能，不影響正常供暖；可采用高壓電直熱技術(shù)制造大功率設(shè)備，配電及系統(tǒng)造價較低；有利于電網(wǎng)削峰填谷，按照《北方地區(qū)清潔取暖規(guī)劃（2017-2021）》，如果15億平方米電供暖都采用蓄熱式，規(guī)模將達到150000MW，是我國抽水蓄能電站2020年規(guī)劃目標(biāo)的2倍多，調(diào)峰作用巨大。

金合能源基于復(fù)合相變儲熱材料開發(fā)的蓄熱式電鍋爐和電暖器目前已經(jīng)在市場上推廣，其儲熱密度高、設(shè)備體積小，可實現(xiàn)能量按級存儲和利用，儲熱換熱效率高，相比同類的水蓄熱和固體蓄熱優(yōu)勢更明顯。以懷來縣宏潤熱力站為例，采用10kV接入的蓄熱式電鍋爐，盡管建筑保溫條件較差，供暖設(shè)備投入不到80元/㎡，平均日耗電量約0.75kWh/㎡，按照張家口地區(qū)清潔供暖的低谷電價0.15元/kWh計算，單位取暖電費僅16.875元/㎡/供暖季，完全在可接受的范圍內(nèi)。

未來發(fā)力多元化

中國能源報：關(guān)于風(fēng)電消納問題，能具體介紹一下儲熱式電鍋爐在新疆阿勒泰風(fēng)電清潔供暖示范項目中的應(yīng)用情況嗎？

陳久良：這一項目采用的是金合能源自主開發(fā)的大功率高電壓新型電熱儲能鍋爐，也是全球首次采用大容量微結(jié)構(gòu)復(fù)合相變儲熱技術(shù)。與傳統(tǒng)蓄熱方式相比，微結(jié)構(gòu)復(fù)合相變儲熱方式的單位體積蓄熱量更高，投資成本更低，有效節(jié)省占地空間，特別是儲熱放熱過程可控，系統(tǒng)熱效率確保能夠達到95%以上，這是傳統(tǒng)技術(shù)很難實現(xiàn)的，非常適宜大規(guī)模棄風(fēng)電儲熱供熱應(yīng)用。

工作原理是利用當(dāng)?shù)貤夛L(fēng)電力加熱蓄熱式電鍋爐內(nèi)的復(fù)合相變儲熱材料進行熱量存儲，替代燃煤鍋爐進行供暖。項目自2016年10月驗收以來，可實現(xiàn)年消納棄風(fēng)電約1000萬度，減少供暖用標(biāo)煤約4000噸。

中國能源報：剛過去的2017年，金合能源儲熱產(chǎn)品應(yīng)用拓展情況如何？

陳久良：2017年，公司業(yè)務(wù)范圍覆蓋北京、河北、山西、吉林、新疆、內(nèi)蒙古等地，共建成儲熱式電鍋爐60MW，日儲熱量超過330MWh。2017年，公司儲熱式電鍋爐和儲熱式電暖器被認定為江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品，其中儲熱式電鍋爐還榮獲國際儲能創(chuàng)新大賽儲能應(yīng)用創(chuàng)新典范TOP10及中國清潔空氣聯(lián)盟發(fā)起的“創(chuàng)藍獎”。

中國能源報：創(chuàng)新發(fā)展是企業(yè)的永恒旋律，金合能源未來的發(fā)展方向和戰(zhàn)略定位是什么？

陳久良：一是將現(xiàn)有儲熱技術(shù)推廣應(yīng)用至以下領(lǐng)域：工業(yè)領(lǐng)域，主要利用廉價的低谷電或棄風(fēng)/光/水電，為工業(yè)生產(chǎn)提供蒸汽、熱水、熱油和熱風(fēng)；熱電機組靈活性改造，進一步提高熱電機組調(diào)峰能力，從而提高可再生能源發(fā)電上網(wǎng)的比例；低溫核反應(yīng)堆供熱系統(tǒng)，主要是滿足其調(diào)峰和熱能傳輸需求；工業(yè)余熱回收，特別是分散、非穩(wěn)態(tài)、能級跨度大的余熱資源；太陽能光熱儲熱，替代目前的熔鹽系統(tǒng)，使儲熱系統(tǒng)更加簡單可靠，且建設(shè)成本大幅下降。

二是發(fā)展儲冷技術(shù)和材料，主要應(yīng)用于LNG冷能回收利用、建筑供冷、冷藏及冷鏈運輸?shù)阮I(lǐng)域。

三是發(fā)展深冷液態(tài)空氣儲能技術(shù)，進入儲電領(lǐng)域，目前已完成相關(guān)基礎(chǔ)研究并開始申報專利。同時，研究開發(fā)化學(xué)儲熱技術(shù)。