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北京近日發(fā)布的《北京市“十四五”時(shí)期國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)規(guī)劃》，以豐富的應(yīng)用場景設(shè)置、密集的制度創(chuàng)新，謀劃出北京“十四五”時(shí)期的科技創(chuàng)新生態(tài)。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(shù)應(yīng)用場景將在北京落地，這些應(yīng)用場景需要高效率、低成本的儲熱技術(shù)作為支撐。近年來，中國科學(xué)院過程工程研究所通過關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)，形成了“復(fù)合儲熱技術(shù)及低碳節(jié)能系統(tǒng)”，目前已進(jìn)入科研成果轉(zhuǎn)化階段。
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“大型風(fēng)電場經(jīng)常會遇到一個(gè)問題，當(dāng)某個(gè)時(shí)期風(fēng)力很強(qiáng)的時(shí)候，產(chǎn)生的電能非常多，導(dǎo)致供給大于需求，多余的電能無法被有效利用，白白浪費(fèi)掉了，成了‘棄風(fēng)電’。如果用‘棄風(fēng)電’制熱，并儲存起來，就可以在供熱等場景中再次應(yīng)用。這不僅減少了浪費(fèi)，還能為供暖企業(yè)創(chuàng)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(shù)越來越受關(guān)注，它可以有效支撐“零碳供熱”、“零碳建筑”等應(yīng)用場景，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供科學(xué)技術(shù)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(tǒng)可以儲存、釋放熱量，但它的技術(shù)難度相比充電電池具有差異性。“因?yàn)殡娫措妷旱燃壨ǔＪ菢?biāo)準(zhǔn)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(yè)液態(tài)渣余熱可以達(dá)到1000℃以上，而工業(yè)廢水的溫度只有幾十?dāng)z氏度，不同集熱技術(shù)也使光熱系統(tǒng)熱能溫度產(chǎn)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(shù)發(fā)展的三大瓶頸。
在研究過程中，課題組在儲熱材料的研發(fā)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(jié)約占地面積。另一方面，要降低儲熱材料的成本，有利于實(shí)現(xiàn)商業(yè)推廣。課題組把目光聚焦在工業(yè)廢渣上。據(jù)介紹，我國工業(yè)廢渣的年增存量大，但是利用率低，亟需開發(fā)處理新途徑。通過實(shí)驗(yàn)研究，工業(yè)廢渣通常熱穩(wěn)定性好，用于合成儲熱材料，可以實(shí)現(xiàn)廢物利用，同時(shí)材料成本也能大幅下降，是定型復(fù)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(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)，包括復(fù)合相變儲熱材料定型微封裝、儲熱單元多尺度傳熱強(qiáng)化、儲熱系統(tǒng)集成與動(dòng)態(tài)優(yōu)化等，形成了領(lǐng)域先進(jìn)的復(fù)合儲熱技術(shù)體系。目前已在鞍鋼集團(tuán)、國網(wǎng)遼寧公司等大型企業(yè)試點(diǎn)應(yīng)用。鞍鋼實(shí)驗(yàn)室加熱爐余熱回收率達(dá)到65%以上；國網(wǎng)遼寧公司利用“棄風(fēng)電”制熱、儲熱，再應(yīng)用于供暖，最大日收益7.2萬元/天。
記者了解到，該課題項(xiàng)目已參加“2021 CAS 概念驗(yàn)證計(jì)劃”。在中科智匯工場技術(shù)經(jīng)理人的幫助下，加速將中國科學(xué)院過程工程研究所的原型技術(shù)轉(zhuǎn)化為成熟的產(chǎn)業(yè)技術(shù)。據(jù)悉，中科智匯工場已經(jīng)為課題組匹配了專屬技術(shù)經(jīng)理人，提供知識產(chǎn)權(quán)與法律顧問、“CAS空間”入駐辦公、產(chǎn)業(yè)資源與地方市場資源對接等服務(wù)，進(jìn)一步支持項(xiàng)目開展原型開發(fā)、市場價(jià)值驗(yàn)證和商業(yè)模式設(shè)計(jì)等工作，對中國科學(xué)院早期項(xiàng)目提供全方位支持，著力突破科研成果轉(zhuǎn)化率偏低的瓶頸。
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