热能储存

储热（Thermal Energy Storage, TES）是一种通过加热或冷却存储介质来储存热能的技术，使得储存的能量可以在以后用于加热和冷却应用和发电。 TES系统尤其可用于建筑和工业过程。

TES涵盖了各种技术，这些技术使用绝缘储存库中的不同方法来存储可用的热能。 TES系统通常由储存器/罐中的存储介质，封装的冷却器或组合式制冷系统，管道，泵和控制器组成。根据工作温度范围，TES可分为两类：低温TES（由含水低温TES和低温储能组成）和高温TES（包括潜热（融合）热TES，显热TES）和混凝土蓄热）。含水层低温TES通常采用水冷/冰和再加热工艺，更适合调峰和工业冷却负荷。低温储能采用冷冻剂（例如液氮或液态空气）来实现电能和热能转换。例如，液体空气能量存储（LAES）由于从液态到气态的高膨胀比和液态空气的高功率密度与空气的气态相比而引起关注。潜热TES采用相变材料（PCM）作为存储介质，并在恒定温度下使用这些PCM的液/固转变中的能量吸收或发射。混凝土蓄热利用混凝土或可浇铸陶瓷来储存热能，通常由合成油作为传热流体支撑。上述TES技术具有各种应用的不同特征。例如，潜热储存可以提供具有小尺寸储存器的相对高的存储密度，因此在建筑物中使用该技术受到关注。此外，预计低温储能将用于未来的电网电力管理。以下是一个带有传统火力发电厂的高温蓄热器。

TES系统可以存储大量的能量，没有任何重大危害，每日自放电损耗很小（~0.05-1％）; 该储层提供良好的能量密度和比能量（80-500 W h / L，80-250 W h / kg），该系统经济可行，资本成本相对较低（3-60 $ / kW h）。 然而，TES系统的循环效率通常较低（~30-60％）。 TES已广泛应用于各种应用，例如负载转换和热机循环发电。

将TES用于电力系统和电网应用，全球有许多活跃的研究项目，此外，还有许多示范项目正在建设中或正在建设中。总部位于英国的Highview Power Storage公司设计并组装了一个试验性LAES设施（300kW/ 2.5MWh的储存容量），自2010年以来一直在苏格兰和南方能源的80兆瓦生物质发电厂运行。2014年2月，该公司获奖英国政府拨款800万英镑用于5兆瓦/ 15兆瓦的示范LAES项目;设计的LAES系统将与英国的一个垃圾填埋气体发电厂并列。办公楼的TES系统由北京联合中美示范项目建成，可以减少每月6100千瓦时的峰值电能消耗。在佛罗里达州南部正在建造一座新的中央能源工厂，包括一个基于冰的TES系统。完全建成的工厂将拥有11,500吨冷冻水和68,000吨小时的TES。位于西班牙的Torresol Energy正在建造一座名为“Solar Tres Power Tower”的15兆瓦商业发电厂，它使用熔盐作为工作流体来储存热能。已提出风力发电系统与显热储存设施相结合（见下图）。来自风能的电能用于加热大容量存储材料;回收热能产生水蒸气，水蒸汽又驱动涡轮交流发电机发电。 UKERC资助的项目“TES在英国能源系统中的未来作用”，研究了TES在向可持续低碳能源供应系统过渡中的作用的潜力和局限性;该项目还研究了TES在管理具有大规模渗透的能源生产和分配系统方面的适用性。