在2025第六届中国储热大会上,上海天焓储能科技有限公司首席执行官段洋,围绕相变储热技术及应用进展展开深度分享,带大家全面了解这一高效能源存储技术的核心价值与实践成果。

图:段洋
1、相变储热技术简介及分类
段洋介绍,相变储热的核心原理是利用材料在相态变化过程中吸收或释放能量,实现热能的存储与释放,其关键在于相变潜热的利用。这一过程仅由外界温度变化驱动,常见的相变温度范围可覆盖零下50℃-1000℃,广泛适用于热能存储和温度控制领域。

合适的相变材料需满足多重要求:储热密度大、热稳定性高、热导率高,同时无毒无腐蚀、不易燃易爆,体积变化小且具备合适的使用温度与较低成本。每种相变材料的相变温区相对固定,其与应用场景的匹配度直接决定使用效果。

从储热技术整体分类来看,主要包括显热储热、相变储热与热化学反应储热三类【详见下图】。其中相变储热可进一步细分:固-液相变储热常用水、盐、石蜡、金属基材料等,覆盖不同温度区间;固-固相变材料如醇类、蒙脱石等应用较少,部分方案会结合显热与潜热提升蓄热密度;固-气相变储热以干冰为代表;液-气相变储热则主要利用水蒸气,常见于蒸汽蓄热器。

图:相变储热技术分类
2、主要相变储热产品及系统解决方案
基于不同应用场景,段洋团队研发了多款核心产品,形成了完整的技术解决方案。
(1)电储热供蒸汽
电储热供蒸汽产品是核心主打之一,利用谷电或可再生能源电力,通过内置电加热模组加热相变储热材料储存能量,需用时加热水产生高温蒸汽。该产品推出四款标准化型号,储热量分别为3.2MWh、2.4MWh、1.6MWh和800kWh,支持并联使用。

其具备蒸汽温度可调(100~350℃)、无需报备、安装便捷、操作简单、负荷响应快(几十秒内可提升至额定功率三倍以上)、使用寿命超25年且绿色环保等优势,能有效降低长管道热损。
(2)电储热供热水-热库
热库产品在早年北京“煤改电”中已广泛应用,采用模块化设计,体积小巧,通过外置热源加热热水,将热量储存在相变储热装置中,满足用户热水供应与采暖需求,依靠水循环实现充热与放热。

(3)导热油相变储热装置
相变储热供导热油产品分为内置与外置热源两种形式,受导热油温度限制,适用供热温度60℃-270℃,可结合余热与电热使用,满足工业生产中的导热油供应需求。

产品特点:通过利用峰谷电价差可显著降低供热成本,减少30%~70%的能源费用;供热温度灵活可调,能根据用户需求供应60℃~270℃的热油;产品电加热支持内置或外置两种形式,可实现余热回收与电能的结合利用;且使用寿命长达20年以上。
(4)空调蓄冷/冷库蓄冷
此外,相变储热技术还广泛应用于蓄冷领域。相变储冷装置利用廉价谷电或可再生能源电力(光电、风电),启动制冷机组为蓄冷装置进行充冷;在高峰时段以及平时段,由蓄冷系统放冷。

图:空调蓄冷
空调蓄冷产品特点:该产品兼具节能环保与实用高效的优势,利用峰谷电价差能显著降低制冷机组运行费用,储冷容量可根据用户需求灵活定制;其可减少25%~40%的空调机组装机容量,降低设备投入成本,还能作为备用冷源发挥应急作用,减少备用电源投资,且产品使用寿命可达25年以上。

图:冷库蓄冷
冷库蓄冷产品特点:通过利用峰谷电价差可显著降低制冷机组运行成本,减少50%~70%的能源费用;蓄冷模组采用被动充放冷方式,能维持冷库温度在相变温度附近,有效减少温度波动;对于新建项目,它可降低25%~40%的空调机组装机容量,减少设备投入,且改造方便,无需改变原有冷库系统,仅需增加旁路和蓄冷模组即可完成,产品使用寿命更可达20年以上。
3、典型应用场景及案例
多年来,段洋带领团队推动相变储热技术落地多个实际项目,覆盖工业生产、建筑冷暖、能源综合利用等多个领域。
(1)宜家竹制品工厂烘干项目
项目概况:该项目位于浙江省宁波市,为宜家家居竹制品生产工厂。工厂竹制品在生产过程中,需进行烘干,原采用电加热和生物质锅炉加热,为降低用热成本,减少碳排放,采用谷电蓄热供蒸汽方案进行了改造。

图:宜家竹制品工厂烘干项目
改造方案:在工厂内配置了一套TH-TS-P0800型相变储热供蒸汽系统,并在烘房内安装散热管,系统总储热量800kWht。在谷电时段,为储热装置充热,非谷电时段由储热系统放热供应蒸汽,对竹制品进行烘干,蒸汽温度160-170℃,供汽时长约9h。
(2)云科时尚制衣厂项目
项目概况:该项目位于浙江省宁波市,主要为H&M生产服装,需0.4MPa,151℃蒸汽用于衣物熨烫,供汽时长13h,供汽量0.815t。原采用电锅炉进行供应,电价为1.04元/kWh。为降低蒸汽使用成本,减少碳排放,采用谷电蓄热供蒸汽的方案进行改造。

图:云科时尚制衣厂项目
改造方案:在原锅炉房一侧配置一套TH-TS-P0800型相变储热供蒸汽系统,总储热量800kWht。在谷电时段,为储热装置充热,非谷电时段由储热系统放热为工厂供应蒸汽。
(3)北京未来科技城综合能源项目
项目概况:该综合能源项目,采用相变储热设备和相变储冷设备各一台。

相变储热设备为总储热量为40kWh。在谷电时段,启动电加热模组为蓄热装置进行充热;在高峰时段以及平时段,由蓄热系统放热。相变储冷设备总储冷量为60kWh。在谷电时段,启动制冷机组为蓄冷装置进行充冷;在高峰时段以及平时段,由蓄冷系统放冷。
(4)江苏特检院太阳能储热供热项目
项目概况:该项目位于江苏省无锡市惠山区。系统由太阳能集热器、电导热油锅炉、相变储热装置、导热油/水换热器,控制系统及相关管路阀门等组成。相变储热设备为总储热量为300kWh。

在太阳能充足时,利用太阳能加热导热油,通过换热器为办公室供暖/热水;太阳能富余时,将收集的热能储存在相变储热装置内,无太阳能时,为办公室供暖/热水;在夜间谷电时段,启动电导热油锅炉为储热装置充热,在非谷电时段为办公室供暖/热水。项目建成后,可为用户节省60%-70%的供热成本,无污染物排放。
(5)盐城综合能源示范园区储热系统项目
项目概况:项目位于江苏省盐城市大丰区。系统由光伏、风电、槽式太阳能集热器、锂电池储能仓、相变储热装置、热泵、相变储冷装置、换热器,控制系统及相关管路阀门等组成。相变储热装置储热量200kWh,供应蒸汽约0.3吨;储冷装置储冷量100kWh。

系统将光伏和风机发出的电直接转换为热(冷)能储存在储热(冷)装置内;白天相变储热(冷)装置放出热量为建筑供暖(冷)。如遇到长时间的阴雨、无风天气,可通过相变储热装置内的电热模组进行储热或直接为建筑供暖;或在供冷季节,通过储冷装置内的储冷模组进行储冷或直接为建筑供冷。项目建成后,可为用户节省60%-90%(冷)的供热成本,零污染物排放。
(6)湖北广水光伏+冷库蓄冷项目
项目概况:项目位于湖北省广水市。为充分利用园区内建设的光伏,消纳富余光伏发电量,在园区冷库内配置了一套相变蓄冷系统。在白天太阳能有富余时,利用光伏发电产生的电能启动制冷机组制冷,并向冷库释放冷量;在光伏发电量不足时,由蓄冷模组向冷库释放冷量;同时系统也可以利用廉价谷电,在谷电时段启动制冷机组制冷,并向冷库释放冷量;在非谷电时段,由蓄冷模组向冷库释放冷量,维持冷库温度,从而降低供冷成本,减少碳排放。

▌关于上海天焓储能科技有限公司
上海天焓储能科技有限公司专注于新型储热技术和产品的研发、生产与销售,与国家电投共建国家能源用户储能创新研发中心,聚焦用户侧分布式储热领域,虽单体规模不大,但应用场景广泛。
公司拥有一支由国内外知名高校博士、硕士组成的专业化团队,深耕储热领域十余年,具备熔盐储热、固体储热、相变储热等多种核心技术。凭借优质的技术与产品,公司入选上海市节能减排优秀案例,荣获常州市“龙城英才计划”邀请赛二等奖、上海市绿色低碳技术创新大赛三等奖等多项荣誉,还入选了多地人才引进计划,是宁波股权交易中心培育企业。
目前,公司产品已在宁波、无锡、盐城、北京等地多个项目中落地应用,为用户降低60%-80%的供热成本,助力企业减少碳排放,实现经济效益与环境效益的双赢,为“碳达峰、碳中和”目标的实现提供有力支撑。
