《创新展望：热能存储》-国际可再生能源署（IRENA） 在线预览

蓄热可能成为提高能源系统中可再生能源渗透率的重要推动力

太阳能和风力发电在每日和季节性时间范围内都在波动。能源系统运营商可以利用诸如储能等灵活的技术匹配能源供需。这将使能源系统更稳定、更灵活，且建设和运行成本更低。

主要研究结论

《巴黎协定》倡导的全球能源系统转型要求快速实现可再生能源的应用。蓄热 (TES) 技术有助于在发电、工业和建筑部门整合高比例的可再生能源。在接下来的篇幅中，将阐明 TES 的关键作用。

•TES 技术具备独特优势，例如将供热供冷需求与即时发电和能源供应的可用性分离。由此带来的灵活性促成了更广泛利用太阳能和风能等波动性可再生资源的可能性。利用TES 可减少成本高昂的电网提升需求，帮助平衡季节性需求并支持向以可再生能源为主的能源系统转型。

•到 2030 年，TES 的全球市场规模可能会增加两倍。这意味着十年内其装机容量从去年（2019 年） 的 234 吉瓦时 (GWh) 增加至超过 800 GWh。同时，预计 TES 在供冷和电力应用方面的投资将达到 130 亿美元至 280 亿美元。通过支持向可再生能源、提高能效和更大规模电气化的转变，TES 投资有助于实现长期的气候和可持续性目标。

•熔融盐储能技术在电力部门得到了广泛应用。这得益于其先进的技术成熟度及其在聚光太阳能热发电 (CSP) 厂中的应用。到 2030 年，预计将有 491 GWh 至 631 GWh 的熔融盐蓄热装机容量投入使用。其他 TES 技术短期内可能会实现商业上的可行性，包括储存 CSP、太阳能光伏 (PV) 和风能等过剩能源的固态和液态空气储能技术。

•全球 TES 的供冷装机容量需要增加一倍才能满足2030 年的预期供冷需求。这意味着未来十年内需要投资约 5.6 亿美元，使全球投资总额达到 28.2 亿美元。相变材料 (PCM) 和其他 TES 技术可补充冷链应用，实现生产、存储和运输等各环节制冷负荷的灵活性。

•TES 应用于区域供热和供冷时，可有效地分离需求与供应，从而根据季节储存能源。区域供热已采用显热技术，例如罐式蓄热（或 TTES）和地下蓄热（或 UTES）。

•水罐蓄热（或 WTTES）技术已在全球的建筑部门中广泛使用。小范围内，地下蓄热也开始应用于较小规模装置。冰和固态热电池的应用当前处于早期开发阶段。

•而水罐与太阳能热电厂的结合在工业低温热能的生产和储存中得到了广泛应用。其主要应用领域为采矿、食品和纺织工业。当前，显热、潜热和热化学蓄热等相关创新技术也在试验之中，以储存高级热能。

•投资于技术开发以及采取相关措施增强市场吸引力有助于促进 TES 部署的快速增长。这些举措可构成以扩大可再生能源规模及能源应用脱碳为目标的整体能源政策的一部分。

TES 是能源转型投资计划的重要组成部分，可帮助各个国家/地区在后新冠疫情时代逐步复苏。TES 以及可再生能源、能源效率和电气化等方面的投资可促进健康、经济的基础设施建设、推动短期复苏并使能源发展跟上全球气候和可持续性目标的步伐。

对政策制定者的启示

蓄热为城市所有能源需求部门提供灵活性

到 2050 年，波动性可再生能源应占发电量的 60% 以上，而蓄热是实现这一转变的推动性技术之一。

从电力部门的角度来看，每年将有更高比例的波动性可再生能源 (VRE)（主要是太阳能光伏和风能）进入电力系统。2018 年，全球能源系统中约有 10％ 的电力来自 VRE 发电。IRENA 估计，为了遵守《巴黎协定》的气候目标，到 2030 年 VRE 将增长 3 倍，在全球能源系统中的占比增至 35％，到 2050 年将增长六倍， 提供 60％ 以上的全球发电量（IRENA，2020a）。

由于 VRE 占据如此高的比例，灵活性对于整个能源系统运营而言至关重要。从根本上讲，蓄热是更广泛的灵活性方案组合（包括电力储存和需求侧措施）的一部分。整合各种蓄热 (TES) 技术成为一种颇具前途的解决方案，带来了一系列应用和优势。

超过 234 吉瓦时 (GWh) 的蓄热可为整个能源链（从供应到需求）提供灵活性。

全球现在大约有 234 GWh1 的 TES，是可靠、安全和灵活的能源系统的关键推动因素。图 1 描绘了 TES 在能源系统中的关键应用。从供应侧来看，TES 可以储存太阳能和风能产生的过剩电力，减少弃电、缓解产量的急剧变化并实现稳定的产能。成熟 TES 技术的一个示例是聚光太阳能热发电厂中的熔融盐储能。

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