科研進展
蘭州化物所輻射制冷熱管理技術(shù)在大規(guī)模電化學儲能電站獲應(yīng)用
當前，加快建設(shè)以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電光伏基地，是推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)和實現(xiàn)能源低碳轉(zhuǎn)型戰(zhàn)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70萬千瓦，包括20萬千瓦光伏項目、40萬千瓦風電項目、5萬千瓦光熱項目以及5萬千瓦電化學儲能項目。項目年發(fā)電量約12.63億千瓦時，每年可節(jié)約標準煤約40.15萬噸，是世界上首個集風光熱儲調(diào)荷于一體的多能互補科技創(chuàng)新項目。其中，電化學儲能具有調(diào)節(jié)速度快、布置靈活、建設(shè)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(xù)、不可控問題，保障電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)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儲能系統(tǒng)在沙戈荒大能源基地中持續(xù)安全運行的關(guān)鍵。過高的溫度不僅會降低儲能系統(tǒng)的效率，影響儲能收益，導(dǎo)致溫控系統(tǒng)能耗高，增加儲能系統(tǒng)運行成本，還可能引發(fā)安全風險，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)故障。
圖1． 應(yīng)用輻射制冷涂層的電化學儲能集裝箱
中國科學院蘭州化學物理研究所資源化學與能源材料研究中心高祥虎研究員團隊近年來圍繞電站關(guān)鍵材料，專注于大型電化學儲能電站的熱管理技術(shù)研究。團隊基于無源制冷概念，構(gòu)建太陽－外太空－地球能源利用體系，通過精確調(diào)控涂層的太陽光反射光譜（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％），開發(fā)的輻射制冷涂層不僅能反射太陽能輻射，還能增強與周圍環(huán)境和整個大氣窗口（8－13 m）之間的輻射傳熱，從而實現(xiàn)大型儲能設(shè)備的有效降溫和動態(tài)輻射熱調(diào)控。同時，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(guī)模電化學儲能電站進行了示范應(yīng)用。2024年8月18日至9月5日，在實際運行的儲能集裝箱進行了連續(xù)19天的性能測試。結(jié)果表明：在不同太陽輻照度下，應(yīng)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(diào)制冷耗電量降低約10％～15％。
圖2．?。?/span>a） 構(gòu)建地球－太陽－外太空能源利用體系；（b） 輻射制冷涂層反射光譜；（c） 不同粒徑光學材料對0.5μm入射光的散射系數(shù)和（d） 電場分布；（e） 2024年8月18日06：00－19日06：00，太陽輻照度及儲能集裝箱表面溫度變化和（f） 空調(diào)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。
