新型儲熱技術助力“零碳供熱”“零碳建筑”落地應用

張可欣

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。“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。

“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。

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。

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。

中科院過程工程研究所復合儲熱技術及低碳節能系統

據悉，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。

據了解，自2020年正式啟動以來，“智匯行動”概念驗證創新大賽聚焦早期科研項目成長的“前一公里”，累計覆蓋研究所20多個，重點實驗室10余個，100余位科研人員參與其中，70余個項目參與，最終8個項目獲得立項支持，逐漸形成中國科學院原始創新策源地的“蓄水池”。

同時，通過“概念驗證專項資金、專屬技術經理人科技服務、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、項目包裝及品牌推廣、中科學院科技創新管理培訓”等一系列服務和支持，為早期項目營造一個良好的產業化環境。希望通過一系列舉措和努力，探索科技成果轉移轉化新模式，打造中國科學院概念驗證體系。

“以概念驗證大賽等為抓手，以概念驗證服務為載體，以概念驗證學院提供人才支持，以概念驗證基金提供種子資金，同時完善商業顧問、創業輔導、產業資源對接、投融資服務、孵化空間等概念驗證活動，對早期項目進行重點篩選和培育，支持一批早期項目從實驗室走向市場。”中科智匯工場相關負責人表示。

該負責人表示，培育入駐企業不斷成長是中科智匯工場的追求和目標。“我們將為創業企業提供產業資源對接與地方市場資源對接、項目包裝及整體品牌推廣等全方位支持，在地方、企業、投資機構和科研機構之間搭建高效聯動平臺，促進科技成果落地，探索符合中國科學院科技成果轉移轉化的新模式。”

為了更好的服務院所項目完成從0到1的轉變，中科智匯工場推出“CAS概念驗證計劃”“垂直產業加速器”“科技金融”等服務，同時，為了加速科技成果轉化工作的開展，發起“技術經理合伙人計劃”。該計劃是集合一批長期從事于投資、產業、科技服務等領域，有豐富行業資源和專業知識的合伙人，可以根據自己優勢領域為科技成果產業化提供助力，解決多數科技成果轉化面臨的轉化資源配置不到位、市場需求不精準、轉化路徑設計不科學、轉化過程不連續的問題，構建科技成果產業化閉環。計劃發起人中科智匯工場依靠中國科學院強大的項目和專家資源，向合伙人定篩選推薦優質的待產業化科技成果，與各合伙人共同完成技術到企業的轉化，助力科學家到企業家的轉變，互利共贏、共同發展。

中科智匯工場是依托中國科學院和海淀區優勢資源，聚焦于中科院科技成果轉移轉化的科技創新綜合體，通過傾心打造的“早期概念驗證、中期孵化加速、后期產業推廣”三級運營體系，助力中科院、高校科研人員、社會優秀創新創業項目，完成科技成果轉化，技術產業化落地。