1.全球能源转型趋势与挑战

当前，全球能源体系正经历从化石能源为主向可再生能源为主导的深刻转型。截至2023年，可再生能源在全球新增发电容量中的占比已超过80%，其中太阳能和风能增长尤为显著。然而，可再生能源的大规模接入带来了显著的波动性与间歇性挑战：光伏发电的“鸭曲线”效应、风力发电的不可预测性以及昼夜、季节性供需不平衡等问题日益突出。

传统电力系统依赖化石能源发电的灵活性来平衡供需，但随着煤电占比下降和可再生能源比例上升，系统灵活调节能力面临严峻考验。国际能源署(IEA)的研究表明，到2040年，全球能源系统对灵活性的需求将增长三倍以上。在此背景下，储能技术成为解决可再生能源波动性、提高能源系统灵活性的关键手段。

在各种储能技术中，储热技术具有独特优势：首先，储热效率通常在70%-95%之间，高于电力转换效率；其次，储热成本相对较低，特别是大规模储热系统的单位成本显著低于电化学储能；第三，储热系统寿命长，维护成本低；第四，储热材料丰富，环境友好。这些特性使储热在能源转型中扮演不可替代的角色。

2. 储热在能源系统中的战略地位

储热技术通过热能的时间转移，实现了能源供需在时间维度上的解耦，这一特性使其在多个能源领域具有战略价值：

在电力系统中，储热可协助消纳可再生能源，将多余电能转化为热能储存，在需求高峰时再转化为电能或直接供热。光热发电(CSP)与储热的结合已证明是提供可调度可再生能源电力的有效方案。此外，储热可参与电网调频、备用等辅助服务，提升电网稳定性和可靠性。

在供热领域，储热解决了热源与热负荷在时间和空间上的不匹配问题。区域供热系统中，储热罐可平衡热电厂产热与用户用热之间的差异，提高系统运行效率；在分布式供热系统中，小型储热装置可优化热泵、太阳能集热器等设备运行，降低用户用能成本。

在工业领域，储热可实现工业余热回收与再利用，提高能源利用效率。高温储热技术可为工业过程提供稳定热源，促进工业电气化和低碳化转型。

国际可再生能源机构(IRENA)预测，到2050年，全球储热容量将增长到800GW以上，其中三分之二将用于电力领域，其余用于建筑和工业供热。这一增长将大幅提升能源系统的灵活性和可再生能源的消纳能力。

3. 储热技术发展历史与现状

储热技术的应用历史悠久，古代人类就已利用石块、土墙等材料储存太阳能。现代储热技术的研究始于20世纪70年代的石油危机时期，当时各国开始探索太阳能储热技术。80年代，显热储水罐在区域供热系统中得到广泛应用；90年代，相变储热材料研究取得突破；21世纪初，高温熔盐储热在光热发电中成功商业化应用。

目前，全球储热技术呈现多元化发展态势：

• 显热储热技术最为成熟，已大规模商业化应用。其中，热水储热广泛应用于建筑和区域供热；固态材料(如岩石、陶瓷)储热在中高温领域有良好前景；熔盐储热已成为光热发电标准配置，工作温度可达565°C，储热时长可达10-15小时。

•  潜热储热技术基于相变材料(PCM)在相变过程中吸收或释放大量潜热的原理，具有储热密度高、温度恒定等优点。目前已开发出从低温(-20°C)到高温(1000°C以上)的多种PCM，并在建筑节能、电子设备热管理、工业余热回收等领域得到应用。

• 热化学储热技术利用可逆化学反应储存和释放热量，具有储热密度极高(是显热储热的5-10倍)、热损失小、可长期储存等优势。尽管仍处于研发和示范阶段，但其在长时储能和季节性储热方面潜力巨大。

近年来，新型储热技术不断涌现，如基于吸附/吸收原理的储热系统、热电联储系统等。同时，储热材料的性能不断提升，成本持续下降。据估算，过去十年间，熔盐储热成本下降了约40%，推动了光热发电成本的降低。

政策支持也加速了储热技术发展。欧盟“绿色协议”将储热列为关键能源技术；中国“十四五”规划明确提出推动储热技术研发和产业化；美国通过投资税收抵免等政策鼓励储热部署。这些政策为储热技术创造了良好发展环境。

值得注意的是，储热技术发展仍面临一些挑战：部分高性能储热材料成本较高；热化学储热系统复杂，商业化进程较慢；储热系统与能源系统集成的优化方法有待完善；市场机制和政策对储热的支持不足等。这些问题需要技术、政策和市场协同解决。

展望未来，随着能源转型深入和碳中和目标推进，储热技术将向更高温度、更大规模、更长周期、更低成本和更智能集成的方向发展。储热与储电、储氢等其他储能技术的协同，将构建多元化的储能体系，支撑高比例可再生能源系统的稳定运行。