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北京近日發布的《北京市“十四五”時期國際科技創新中心建設規劃》，以豐富的應用場景設置、密集的制度創新，謀劃出北京“十四五”時期的科技創新生態。北青記者了解到，“零碳智慧供熱”、“零碳建筑”等一批碳中和綠色技術應用場景將在北京落地，這些應用場景需要高效率、低成本的儲熱技術作為支撐。近年來，中國科學院過程工程研究所通過關鍵核心技術攻堅，形成了“復合儲熱技術及低碳節能系統”，目前已進入科研成果轉化階段。
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“大型風電場經常會遇到一個問題，當某個時期風力很強的時候，產生的電能非常多，導致供給大于需求，多余的電能無法被有效利用，白白浪費掉了，成了‘棄風電’。如果用‘棄風電’制熱，并儲存起來，就可以在供熱等場景中再次應用。這不僅減少了浪費，還能為供暖企業創造了額外收益。”中科院過程工程研究所資源化工研究部“儲能過程與能源材料”課題組帶頭人黃云研究員介紹，近年來，儲熱技術越來越受關注，它可以有效支撐“零碳供熱”、“零碳建筑”等應用場景，為實現碳達峰、碳中和目標提供科學技術解決方案。
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記者了解到，就像電池可以充電、放電一樣，儲熱系統可以儲存、釋放熱量，但它的技術難度相比充電電池具有差異性。“因為電源電壓等級通常是標準電壓，但儲熱裝置不同，面對的熱源溫度范圍非常寬。比如，工業液態渣余熱可以達到1000℃以上，而工業廢水的溫度只有幾十攝氏度，不同集熱技術也使光熱系統熱能溫度產生差異。這對儲熱材料的性能提出了更高要求。”黃云介紹，儲熱溫度、儲熱密度、儲熱成本成為制約儲熱技術發展的三大瓶頸。
在研究過程中，課題組在儲熱材料的研發上下足了功夫。一方面，要提高儲熱材料的密度，從而減小儲熱裝置的體積，節約占地面積。另一方面，要降低儲熱材料的成本，有利于實現商業推廣。課題組把目光聚焦在工業廢渣上。據介紹，我國工業廢渣的年增存量大，但是利用率低，亟需開發處理新途徑。通過實驗研究，工業廢渣通常熱穩定性好，用于合成儲熱材料，可以實現廢物利用，同時材料成本也能大幅下降，是定型復合材料的理想載體選擇。
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此外，課題組還開展了多項關鍵核心技術攻堅，包括復合相變儲熱材料定型微封裝、儲熱單元多尺度傳熱強化、儲熱系統集成與動態優化等，形成了領域先進的復合儲熱技術體系。目前已在鞍鋼集團、國網遼寧公司等大型企業試點應用。鞍鋼實驗室加熱爐余熱回收率達到65%以上；國網遼寧公司利用“棄風電”制熱、儲熱，再應用于供暖，最大日收益7.2萬元/天。
記者了解到，該課題項目已參加“2021 CAS 概念驗證計劃”。在中科智匯工場技術經理人的幫助下，加速將中國科學院過程工程研究所的原型技術轉化為成熟的產業技術。據悉，中科智匯工場已經為課題組匹配了專屬技術經理人，提供知識產權與法律顧問、“CAS空間”入駐辦公、產業資源與地方市場資源對接等服務，進一步支持項目開展原型開發、市場價值驗證和商業模式設計等工作，對中國科學院早期項目提供全方位支持，著力突破科研成果轉化率偏低的瓶頸。
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