科研進(jìn)展
蘭州化物所輻射制冷熱管理技術(shù)在大規模電化學(xué)儲能電站獲應用
當前，加快建設以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地，是推動(dòng)新型電力系統建設和實(shí)現能源低碳轉型戰略目標的重要路徑之一。中國綠發(fā)海西州多能互補集成優(yōu)化國家示范工程，其總裝機容量70萬(wàn)千瓦，包括20萬(wàn)千瓦光伏項目、40萬(wàn)千瓦風(fēng)電項目、5萬(wàn)千瓦光熱項目以及5萬(wàn)千瓦電化學(xué)儲能項目。項目年發(fā)電量約12.63億千瓦時(shí)，每年可節約標準煤約40.15萬(wàn)噸，是世界上首個(gè)集風(fēng)光熱儲調荷于一體的多能互補科技創(chuàng )新項目。其中，電化學(xué)儲能具有調節速度快、布置靈活、建設周期短、環(huán)境友好等獨特優(yōu)勢，有助于解決可再生能源發(fā)電的不連續、不可控問(wèn)題，保障電力系統持續穩定輸出電能，從而更大程度上替代化石燃料發(fā)電。然而，熱管理是保證電化學(xué)儲能系統在沙戈荒大能源基地中持續安全運行的關(guān)鍵。過(guò)高的溫度不僅會(huì )降低儲能系統的效率，影響儲能收益，導致溫控系統能耗高，增加儲能系統運行成本，還可能引發(fā)安全風(fēng)險，甚至導致系統故障。
圖1． 應用輻射制冷涂層的電化學(xué)儲能集裝箱
中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所資源化學(xué)與能源材料研究中心高祥虎研究員團隊近年來(lái)圍繞電站關(guān)鍵材料，專(zhuān)注于大型電化學(xué)儲能電站的熱管理技術(shù)研究。團隊基于無(wú)源制冷概念，構建太陽(yáng)－外太空－地球能源利用體系，通過(guò)精確調控涂層的太陽(yáng)光反射光譜（反射率97.5％）和2.5－16 μm的中紅外波段發(fā)射譜（發(fā)射率95.2％），開(kāi)發(fā)的輻射制冷涂層不僅能反射太陽(yáng)能輻射，還能增強與周?chē)h(huán)境和整個(gè)大氣窗口（8－13 m）之間的輻射傳熱，從而實(shí)現大型儲能設備的有效降溫和動(dòng)態(tài)輻射熱調控。同時(shí)，該涂層具有良好的耐磨、耐紫外老化、自清潔等性能。近期，在中國綠發(fā)魯能新能源（集團）有限公司青海分公司大力支持下，該材料在格爾木光伏產(chǎn)業(yè)園的大規模電化學(xué)儲能電站進(jìn)行了示范應用。2024年8月18日至9月5日，在實(shí)際運行的儲能集裝箱進(jìn)行了連續19天的性能測試。結果表明：在不同太陽(yáng)輻照度下，應用該輻射制冷涂層的集裝箱，其基材表面溫度可降低約15℃－20℃，日均空調制冷耗電量降低約10％～15％。
圖2．?。?/span>a） 構建地球－太陽(yáng)－外太空能源利用體系；（b） 輻射制冷涂層反射光譜；（c） 不同粒徑光學(xué)材料對0.5μm入射光的散射系數和（d） 電場(chǎng)分布；（e） 2024年8月18日06：00－19日06：00，太陽(yáng)輻照度及儲能集裝箱表面溫度變化和（f） 空調制冷耗電量變化
本項目研究成果將輻射推廣至河西走廊清潔能源基地、新疆清潔能源基地、黃河上游清潔能源基地、黃河幾字灣清潔能源基地，為清潔電力外送及能源新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展提供技術(shù)支撐。
該工作得到了中國綠發(fā)魯能新能源（集團）有限公司青海分公司和西安熱工研究院的大力支持。
