在11月24日于江苏常州召开的2023首届中国长时储能大会上，北京市工业设计研究院有限公司工程中心副总经理王洪伟作《太阳能钻孔热能一体化跨季储能系统》的主题演讲。
▲北京市工业设计研究院有限公司工程中心副总经理王洪伟
1、技术研发背景
王洪伟介绍，太阳能钻孔热能一体化跨季储能系统各项技术源自欧洲Heliostorage公司，这些技术都已全面完成商业化，并在欧洲等多个工程上实际应用。
王洪伟表示，北京市工业设计研究院致力于与国外团队合作，将这一技术引进国内，充分发挥其低能耗、低排放的特点，提供零碳及节能建筑能源解决方案，重点方向：
1）工业领域希望能够充分利用一些工厂的废能转化，作为冬季的能源需求使用。
2）工业与民用建筑（包括野外独立建筑群）通过太阳能集热储存作为生产及生活热源（供暖、热水等等）使用。
2、主要技术创新
王洪伟介绍，该系统分三个部分：太阳能集热系统，智能控制系统和钻孔式热能存储系统。
▍太阳能集热系统
太阳能集热系统的创新点在于，集热元件是原创的，属于新材料、新技术，原创的设计使得吸收的太阳能最大化，不需要跟踪太阳，调换角度。集成了太阳能集热元件的集热屋面瓦可以替换现有的屋面或替代普通瓦安装在新建筑屋顶上，也可以安装在地面框架上。
▍钻孔热能存储(BTES)系统
王洪伟介绍，该技术在钻孔布局、换热效率等方面有多项创新。最重要的是创新的模块化控制技术，使得热量可以精确地分配至所需的特定区域。实现了同时提供不同温度的热能：如可以同时提供50℃供暖、70℃热水。目前具有技术唯一性。
▍智能控制系统
王洪伟表示，上述太阳能集热系统与钻孔热能存储系统由智能控制系统优化为一体。
控制系统具有先进的模块化功能。另外，智能控制系统可依据存储容量来设计，通过模块化扩展，可有效应用到大规模的储能系统。
王洪伟介绍，控制系统模块化表现在两方面，一是控制系统本身的控制功能扩展，在大型系统中设有地下控制中心，通过加设子控制单元来扩展。
另一方面是随系统容量的扩展，如对于超大容量需求，可以通过使用单个主控制单元和多个子控制单元并行安装来扩展存储。这种模块化布局可实现容量按需分步扩展。
3、太阳能钻孔热能一体化跨季储能系统的优点
除上述技术的创新外，王洪伟还介绍了该系统的其他优点。
他表示，该系统在必要时（如在极端气候及环境下使用）可组合附加组件如短期储罐、热泵、吸收式冷水机、热交换器，以满足客户的加热和制冷需求。
另外，太阳能集热及钻孔储能可各自独立运行，智能控制系统亦可用于其它场景。太阳能板可单独利用集热或发电，阴天也可以使用。钻孔储热可以匹配其它热源使用，如网端热源或工厂废能利用。
智能控制系统可以用建筑物综合能源管理，通过对温度、湿度及二氧化碳等气体浓度的实时监测，由智能控制系统自动调控设备，可实现舒适度与低能耗的双重目标。
系统规模可大可小，可分阶段模块化扩展，也可用于储冷制冷。除此之外，钻孔区地表可完全复原做停车场或活动场所使用。
王洪伟强调，最重要的一点是，该系统绿色节能，低能耗、低排放，经过多次实测，系统碳排放＜3g/MWh。
4、实际应用案例
▍案例一：大型园区
该园区是目前规模最大的钻孔热能存储案例，于2022年投入使用。
该项目储热容量1GWh，水温90度，钻孔170个，孔深53米。
王洪伟表示，BTES是热网的重要组成部分，从不同的来源收集热量，其中也包括太阳能，输出的热用来做动力源。
▍案例二：矿泉水工厂
该项目储热量500MWh，装设140㎡太阳能屋顶屋，61个钻孔，孔深50米，水温60摄氏度。工厂本身有150kW的废能回收循环系统，于2019年交付使用的。配有智能控制系统。BTES的热能冬天用来加热工厂。
▍案例三：学校
由于学校本身有地源热泵，后来加装了钻孔式的热能存储以及屋顶太阳能集热，作为现有地源热泵系统的后备和效率提升。该系统储能50MWh，37个钻孔，深度9米。加装了300MWh的太阳能集热，主要用来提高地源热泵效率。
王洪伟表示，以上多数案例都是在北欧气候条件下的应用结果，北欧的日照时间和强度都很低，因此不难想象欧洲其它地域的应用效果会更好。
如果场景转移到中国，集热量可以扩大许多。据初步测算，沈阳以南地区可不需要热泵，简单通过太阳能集热和钻孔式储热可以满足供暖和供热需求，既能节省大量资金，也可大大降低碳排放。
