新型儲熱技術(shù)助力“零碳供熱”“零碳建筑”落地應(yīng)用

張可欣

北京近日發(fā)布的《北京市“十四五”時期國際科技創(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”時期的科技創(chuàng)新生態(tài)?！傲闾贾腔酃帷?、“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。

“大型風(fēng)電場經(jīng)常會遇到一個問題，當(dāng)某個時期風(fēng)力很強(qiáng)的時候，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，還能為供暖企業(yè)創(chuàng)造了額外收益?！敝锌圃哼^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，為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供科學(xué)技術(shù)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(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?！耙驗殡娫措妷旱燃壨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?！秉S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。通過實驗研究，工業(yè)廢渣通常熱穩(wěn)定性好，用于合成儲熱材料，可以實現(xiàn)廢物利用，同時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。

此外，課題組還開展了多項關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅，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)試點應(yīng)用。鞍鋼實驗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。

中科院過程工程研究所復(fù)合儲熱技術(shù)及低碳節(jié)能系統(tǒng)

據(jù)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(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)一步支持項目開展原型開發(fā)、市場價值驗證和商業(yè)模式設(shè)計等工作，對中國科學(xué)院早期項目提供全方位支持，著力突破科研成果轉(zhuǎn)化率偏低的瓶頸。

據(jù)了解，自2020年正式啟動以來，“智匯行動”概念驗證創(chuàng)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(xué)院原始創(chuàng)新策源地的“蓄水池”。

同時，通過“概念驗證專項資金、專屬技術(shù)經(jīng)理人科技服務(wù)、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、項目包裝及品牌推廣、中科學(xué)院科技創(chuàng)新管理培訓(xùn)”等一系列服務(wù)和支持，為早期項目營造一個良好的產(chǎn)業(yè)化環(huán)境。希望通過一系列舉措和努力，探索科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化新模式，打造中國科學(xué)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(wù)為載體，以概念驗證學(xué)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(yè)顧問、創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)、產(chǎn)業(yè)資源對接、投融資服務(wù)、孵化空間等概念驗證活動，對早期項目進(jìn)行重點篩選和培育，支持一批早期項目從實驗室走向市場?！敝锌浦菂R工場相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

該負(fù)責(zé)人表示，培育入駐企業(yè)不斷成長是中科智匯工場的追求和目標(biāo)?！拔覀儗閯?chuàng)業(yè)企業(yè)提供產(chǎn)業(yè)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(yè)、投資機(jī)構(gòu)和科研機(jī)構(gòu)之間搭建高效聯(lián)動平臺，促進(jìn)科技成果落地，探索符合中國科學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的新模式。”

為了更好的服務(wù)院所項目完成從0到1的轉(zhuǎn)變，中科智匯工場推出“CAS概念驗證計劃”“垂直產(chǎn)業(yè)加速器”“科技金融”等服務(wù)，同時，為了加速科技成果轉(zhuǎn)化工作的開展，發(fā)起“技術(shù)經(jīng)理合伙人計劃”。該計劃是集合一批長期從事于投資、產(chǎn)業(yè)、科技服務(wù)等領(lǐng)域，有豐富行業(yè)資源和專業(yè)知識的合伙人，可以根據(jù)自己優(yōu)勢領(lǐng)域為科技成果產(chǎn)業(yè)化提供助力，解決多數(shù)科技成果轉(zhuǎn)化面臨的轉(zhuǎn)化資源配置不到位、市場需求不精準(zhǔn)、轉(zhuǎn)化路徑設(shè)計不科學(xué)、轉(zhuǎn)化過程不連續(xù)的問題，構(gòu)建科技成果產(chǎn)業(yè)化閉環(huán)。計劃發(fā)起人中科智匯工場依靠中國科學(xué)院強(qiáng)大的項目和專家資源，向合伙人定篩選推薦優(yōu)質(zhì)的待產(chǎn)業(yè)化科技成果，與各合伙人共同完成技術(shù)到企業(yè)的轉(zhuǎn)化，助力科學(xué)家到企業(yè)家的轉(zhuǎn)變，互利共贏、共同發(fā)展。

中科智匯工場是依托中國科學(xué)院和海淀區(qū)優(yōu)勢資源，聚焦于中科院科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的科技創(chuàng)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(chǎn)業(yè)推廣”三級運營體系，助力中科院、高校科研人員、社會優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，完成科技成果轉(zhuǎn)化，技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地。