2023年11月24日，北京中热能源科技有限公司首席科学家祝长宇出席了由ESPLAZA长时储能网主办的2023首届中国长时储能大会，并作主题报告《热力电池：压缩水蒸气储能系统》。
▲北京中热能源科技有限公司首席科学家祝长宇
祝长宇介绍，“热力储能电池”概念由中热能源全球首创，是集相变储热、超导传热、高效电热转化及热电转化于一体的大型电力储存集成系统。该系统于2023年开始运转。
▲热力电池实物示意图
祝长宇指出，热力储能电池效率的核心在于压缩机和膨胀机的效率。
他表示：“我们公司原来做制冷领域，对于制冷我们可以做到非常高的效率，目前我们应用的是磁悬浮离心压缩机，对于这套系统来说我们的效率非常高。应该说比发动机领域还要高。”
该系统的主要特征如下图。
该系统的理想能效可达80%左右。成本方面，热力电池功率成本约3000元/kW，与压缩空气的6000元/kW相比，显然是很低的价格。
▲热力电池储能与压缩空气、抽水储能比较
热力电池储能3000元/kW的价格优势何来？
祝长宇解释，与热力电池储能相比，除了压缩机、膨胀机和传热设备等固定成本之外，压缩空气储能还多了一个高压容器罐，这是其成本的核心。因此，无论采用天然硐室还是人造硐室，这一部分的成本占比都非常高。而热力电池不需要高压容器罐，由储存压缩空气变成储存热量，因此储热成本非常低。
以“天”为周期的短周期储能和以“月”为单位的长周期储能怎么结合起来？如何实现短周期储能-超长周期储能任意调节？中热能源设计了储热长、短周期一体化方案：
1）储能系统正常设计为短周期储能方案，即储能时长12小时；2）在放电过程中增加补热装置作为备份（如上图）；3）备份化学燃料可为：煤、天然气、绿氢等。
祝长宇表示，从行业角度考虑，新能源或储能未来一定要嵌入到目前的电力系统当中。
热力电池如何与火电厂互补、共存？祝长宇介绍了中热能源的两种方案如下：
▍方案一、现有火电厂增加热储能装置：
此方案旨在解决当前火电厂只作为供电侧，无法合理、就近消纳风电、光伏等多余电力的问题。
在短期内，尤其是未实现“3060双碳目标”的阶段，火电厂仍作为主要供电来源的情况下，在现有火电厂设备基础上，增加热储能装置，投资小，经济性强。
▍方案二、火电厂改造：
此方案旨在解决“3060双碳目标”即将达成的阶段火电厂的出路问题。
双碳目标达成，绿色能源占社会能源消耗的比例应不低于90%，届时，火电等碳基能源只能作为辅助能源使用，国内大量运行的火电厂将面临废弃的问题，且会造成大量的就业岗位缺失。热力电池储能系统因其独特的兼容性、与火电厂设备使用较高的重合度，可作为未来火电厂改造的可靠方案，投资相对较低，且能保留原有就业岗位，收效极大。
当前，进入淘汰阶段的小型火电厂（300MW规模）可以逐步进行热力储能电厂的改造工作。
▲中热能源热力电池技术核心
中热能源热力电池的技术核心如上图所示，其中，相变传热、储热技术的核心是等温储热和等温传热；往复式充、放电技术突破了传统的循环方式，提高了效率，大大减少了能量损失；可逆热泵充电技术是中热能源独创的二相流饱和压缩技术；可逆热机放电技术则是中热能源独创的二相流饱和膨胀技术。
祝长宇表示，中热能源热力电池应用前景广阔，不仅适合作为光伏、风电发电端的储能电池，也可作为工业区、大型用电企业的储能电池，除此之外，其在电网端调峰、各种中大型储能系统、大中型数据中心都有用武之地。
北京中热能源科技有限公司是一个研发型公司，公司成立于2016年，是一家致力于新能源发电和储能技术研发工程设计、项目建设、电站运营的高新技术企业，拥有强大的技术创新实力，目前已获得相关各项专利500余项。公司研发的“热力电池”储能系统，储能效率大于80%。
