工程熱物理所在中溫太陽能驅動源頭蓄能研究中獲進展

分布式供能是實現碳達峰碳中和與可再生能源利用的有效手段之一。當前，分布式供能系統存在不可逆性大、可再生能源比例低、主動調控性差等問題。中國科學院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實驗室開展了理論、方法和系統三個層面的研究。科研小組發展了化石燃料熱化學轉換與源頭蓄能理論，突破了中溫太陽能與甲烷熱化學互補的源頭蓄能方法和關鍵技術，建立了“能量互補-品位耦合-主動調控”為一體的多能源互補分布式供能系統。

　　課題組提出了燃料與聚光太陽能互補源頭蓄能理論框架，闡釋了化石燃料熱化學轉換與源頭蓄能理論，剖析了能源互補中能源源頭能勢與轉化過程品位的耦合機理以及源頭蓄能能量互補、品位耦合的內在規律，提出了中低溫太陽能與燃料的熱化學互補在減小不可逆損失、實現源頭蓄能上的優異潛力，突破了傳統熱力循環對太陽能熱發電的限制。

　　基于上述蓄能理論，科研團隊研發出新型中低溫鈣鈦礦氧載體，提出了甲烷重整與化學鏈燃燒/化學鏈制氫疊加的中低溫熱化學源頭蓄能方法，探索了源頭蓄能的新機理，獲得了450°C下甲烷的近完全轉化，達成了溫度降幅400-600°C，實現了源頭CO₂近零能耗捕集。在此基礎上，課題組研制出基于該方法的10kW熱功率中溫太陽能甲烷熱化學轉化與源頭蓄能的原理樣機。

　　該研究在國際上首次成體系提出了一套理論、方法與系統，可以在中溫太陽能驅動下，同時實現天然氣的熱化學轉化、蓄能與二氧化碳捕集；從而實現了脫碳利用，提高了能源系統中太陽能的占比，突破了第三代分布式能源系統的瓶頸；相對于常規的分布式能源系統，化石能源的節省率從20%提高到30%以上。

　　研究工作得到國家重點研發計劃的支持。該工作經過專家組問詢，已通過課題績效評價。