中國儲能網訊：儲熱儲冷技術是指將熱（冷）能以顯熱、潛熱或熱化學形式儲存并按需釋放的技術，其溫域跨度大，在能源、工業(yè)與建筑領域的跨季節(jié)儲能中應用廣泛。國際能源署（IEA）在《電力2025》1和《工業(yè)低溫熱能電氣化是否具有競爭力》2報告中指出，熱儲能與氫儲能同為提供長周期靈活性的關鍵技術，是提升高比例可再生能源電力系統(tǒng)適應能力、推動工業(yè)與建筑脫碳的重要路徑，并在余熱回收、電網調峰及分布式熱管理等場景中發(fā)揮關鍵作用。為此，針對不同溫區(qū)熱能需求開發(fā)高性能材料體系，是實現系統(tǒng)集成創(chuàng)新、提升能源利用效率、降低脫碳成本并推動可再生能源成為主力熱源的核心基礎。本文梳理了全球主要國家/地區(qū)儲熱儲冷技術戰(zhàn)略布局、主要技術分類及發(fā)展趨勢，并提出啟示建議。
01
全球主要國家/地區(qū)戰(zhàn)略布局
（一）美國
美國儲熱儲冷戰(zhàn)略正從研發(fā)扶持向規(guī)模化商業(yè)部署加速演進，其核心是通過政策激勵與市場機制雙重驅動，將儲熱確立為構建低成本、高可靠清潔電網的關鍵支柱。
在戰(zhàn)略規(guī)劃層面，2021年7月，美國能源部（DOE）提出“長時儲能攻關”計劃3，目標是在未來十年內，將數百吉瓦的清潔能源引入電網，將儲能時間超過10小時的系統(tǒng)成本降低90%。該計劃將儲熱納入多元技術路線中，涵蓋熔融鹽、相變材料、熱化學儲熱、地質儲熱（GeoTES）等，并視其為實現2035年100%清潔電力目標的關鍵支撐。2022年5月，DOE宣布根據《兩黨基礎設施法案》撥款，四年內共資助5.05億美元，專門用于長時儲能技術開發(fā)與示范，儲熱技術被列為重點支持方向之一?。該法案支持包括“阿拉斯加鐵路帶熱泵儲能項目”（POLAR）等在內的多個儲熱示范項目，推動跨季節(jié)與高寒地區(qū)儲熱技術落地。2024年7月，DOE發(fā)布意向通知，擬根據《兩黨基礎設施法案》資助最多1億美元，支持3~15個放電時長≥10小時的非鋰長時儲能試點工程，包括液流電池、壓縮空氣儲能、重力儲能、儲熱等在內的創(chuàng)新儲能技術?。2025年美國《大而美法案》正式生效?，將儲能投資稅收抵免政策延長至2036年，明確儲熱儲冷項目可享受最高達40%的投資稅收抵免，為商業(yè)示范與規(guī)?；渴鹛峁╅L期政策窗口。
在應用規(guī)模與技術示范方面，美國正從單一的光熱發(fā)電配套，向多元電網服務與工業(yè)應用快速拓展。2024年，DOE發(fā)布的《實現低成本長期儲能的承諾》報告?指出，全美已規(guī)劃和在運的非抽水蓄能長時儲能項目中，儲熱技術占比顯著，其中熔融鹽儲熱技術因在已投運光熱電站（如新月沙丘、伊萬帕）中的成熟應用，成為當前部署的主力。
（二）歐盟
歐盟的儲熱儲冷戰(zhàn)略以系統(tǒng)集成與供熱脫碳為核心導向，正從鼓勵性政策轉向帶有強制性目標的法規(guī)驅動，旨在構建一個高度一體化、可再生能源主導的區(qū)域能源系統(tǒng)。
歐盟的戰(zhàn)略實施具有鮮明的法規(guī)與市場雙輪驅動特征。在《歐洲綠色協(xié)議》和“REPowerEU”計劃的框架下，2024年生效的《建筑能效指令（EPBD）》修訂案要求，從2030年起所有新建建筑需實現零碳排放，并大力推動現有建筑改造，這為建筑集成儲熱儲冷系統(tǒng)創(chuàng)造了巨大的強制性市場。
在項目資助方面，2024年以來歐盟多個項目聚焦季節(jié)性儲熱、高密度相變材料、地下熱能存儲等前沿方向，如USES4HEAT?、TREASURE、THUNDER、INTERSTORES等?，涵蓋建筑、工業(yè)、數據中心等多元場景；而歐洲能源研究聯(lián)盟（EERA）則通過儲熱聯(lián)合研究計劃（Joint Programme on Thermal Energy Storage）1?，聯(lián)合產學研資源，推進儲熱材料開發(fā)、系統(tǒng)集成與標準制定，目標是到2030年實現大規(guī)模商業(yè)化部署。
在應用規(guī)模上，歐盟憑借全球領先的區(qū)域供熱網絡，已成為大規(guī)模跨季節(jié)儲熱技術的領導者。根據歐洲供熱與制冷協(xié)會（Euroheat & Power）2024年報告11，歐盟范圍內已投入運營的大型跨季節(jié)儲熱項目超過50個，總儲熱容量持續(xù)增長。
（三）日本
日本的儲熱儲冷戰(zhàn)略緊密圍繞能效極限提升與分布式能源管理展開，其特點是以精細化標準引領市場，以技術創(chuàng)新應對資源約束，最終服務于全社會的深度脫碳與能源安全。
日本的戰(zhàn)略實施依賴“國家目標-研發(fā)路線圖-行業(yè)標準”協(xié)同體系。早在2018年日本頒布《第5期能源基本計劃》12，提出了面向2030年及2050年的能源中長期發(fā)展戰(zhàn)略，將儲熱列為實現2030?年溫室氣體減排26%、2050?年減排80%目標的關鍵技術之一，明確提出要發(fā)展低溫與高溫儲熱系統(tǒng)，以提升供熱靈活性和峰谷調節(jié)能力。與此配套，日本新能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）發(fā)布《下一代熱泵系統(tǒng)研發(fā)》路線圖13，將顯熱儲存、潛熱儲存、化學儲能劃分為2020—2030年的重點研發(fā)項目，目標在2030年實現小型高溫儲熱與寬溫域儲熱的商業(yè)化。行業(yè)組織如日本熱泵與儲熱中心（HPTCJ）則致力于制定和推廣儲熱儲冷與熱泵系統(tǒng)集成與技術標準，以規(guī)范市場、引導消費1?。
在應用規(guī)模上，日本側重于在商業(yè)建筑和分布式能源節(jié)點中大規(guī)模部署中小型儲熱儲冷裝置。根據日本冷凍空調工業(yè)協(xié)會（JRAIA）2024年統(tǒng)計數據顯示1?，冰蓄冷、水蓄熱等系統(tǒng)在新建大型商業(yè)綜合體中的滲透率已超過40%。
（四）中國
我國儲熱儲冷戰(zhàn)略體現為國家工程驅動與全產業(yè)鏈培育的規(guī)?；l(fā)展路徑，核心目標是通過快速的技術迭代和成本下降，使其成為支撐新型電力系統(tǒng)與工業(yè)節(jié)能的基礎設施。
我國戰(zhàn)略推進呈現出“頂層規(guī)劃-重大示范-產業(yè)政策”聯(lián)動效應。繼2022年《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》1?中強調儲熱儲冷與電化學儲能、壓縮空氣儲能等多元技術路線并重以來，2024年國家能源局進一步組織“熔鹽儲熱輔助煤電靈活性改造”的試點項目，探索將傳統(tǒng)煤電機組轉變?yōu)樯疃日{峰與備用電源的新模式。2025年工信部等八部門聯(lián)合印發(fā)《新型儲能制造業(yè)高質量發(fā)展行動方案》1?，從制造端發(fā)力，明確要攻克高性能相變材料、高溫熔鹽泵等關鍵部件，提升國產化率與產業(yè)競爭力。
在應用規(guī)模上，我國已成為全球光熱發(fā)電配套儲熱和清潔供暖儲熱最大的增量市場。國家能源局2026年2月發(fā)布數據顯示，截至2025年12月，全國光熱發(fā)電新增裝機94萬千瓦，同比增長203%，光熱發(fā)電量16億千瓦時，同比增長32%1?。在北方清潔供暖領域，基于固體電蓄熱、相變材料等技術的儲熱項目已推廣至數百萬戶居民。全球主要國家/地區(qū)儲熱儲冷典型應用案例如表1所示。
表1 全球主要國家/地區(qū)儲熱儲冷典型應用案例
02
儲熱儲冷技術分類及發(fā)展趨勢
在全球戰(zhàn)略共識與差異化路徑的驅動下，儲熱儲冷技術呈現出多元化的發(fā)展態(tài)勢。典型儲熱技術主要可分為顯熱儲熱、潛熱儲熱、熱化學儲熱等，儲冷技術與儲熱對應，同樣分為顯冷、潛冷和冷化學三類，以儲熱技術為例，各自適用于不同的場景并具有相應特點，總結如圖1所示。
圖1 典型儲熱儲冷技術分類及特點
（一）顯熱儲熱技術
顯熱儲熱技術利用材料（如熱水、熔鹽、固體材料）的比熱容和溫度變化實現熱量存儲，過程中僅發(fā)生溫度變化而無相變或化學反應，相對來說具有更低的成本及更高的技術成熟度。常見的儲熱介質包括液態(tài)（如水、導熱油、熔鹽、液態(tài)金屬）和固態(tài)材料（如巖石、砂礫）。液態(tài)介質傳熱性能好但成本較高，固態(tài)介質則更適用于大規(guī)模應用。顯熱儲熱適用于技術成熟度要求高、成本敏感的短期儲能場景（如小時至日周期），例如火電機組深度調峰、低品位市政供暖等領域1?。
在火電機組深度調峰領域，典型技術包括熱水罐和熔鹽儲熱。熱水罐和電極鍋爐是最早應用于火電深度調峰的技術，已在多個電廠完成示范。該方式工藝簡單、對原有系統(tǒng)改動小，但存在占地面積大等問題，同時儲熱溫度較低導致釋放熱能難以滿足高參數工業(yè)蒸汽需求，需與其他技術互補使用。熔鹽儲熱技術通過高效儲存和釋放熱能，顯著提升機組的靈活性和調峰能力。典型應用的熔鹽包括太陽鹽（硝酸鈉與氯化鈉混合物）、HITEC鹽（三元硝酸鹽混合物）。在熔鹽儲熱與火電機組耦合過程中，通過合理選擇抽汽點和放熱階段抽取點，降低汽化潛熱階段的能量損失，提升往返效率。江蘇國信靖江發(fā)電有限公司示范工程2022年12月投運，采用煤電機組耦合熔鹽儲熱技術，最低發(fā)電負荷降至25%。宿州電廠2023年開工建設1110兆瓦時熔鹽儲熱項目，用于深度調峰。河北龍山電廠2024年12月投運全國首套600兆瓦機組抽汽熔鹽儲能項目，調峰能力達400兆瓦時，機組爬坡能力提升1.5倍2?。
在利用固體材料儲熱方面，較為成熟的技術包括填充床與蓄熱磚儲熱，這些技術自20世紀80年代起在歐美國家工程化應用，技術體系完善，尤其在低溫太陽能和電鍋爐領域。華電新疆發(fā)電有限公司在新疆昌吉地區(qū)建設安裝的固體電蓄熱機組可實現深度調峰60兆瓦的電負荷21?？紤]到固體顆粒的來源廣泛與成本低廉，具有良好高溫熱穩(wěn)定性，并且與金屬材料高度相容、無腐蝕性等特點，同時固體顆粒儲熱兼具放熱穩(wěn)定和儲熱溫度高等優(yōu)勢，是極具潛力的安全可靠、長時大容量儲熱技術。
顯熱儲熱技術的主要局限性在于儲能密度低且自放熱問題突出，正朝著規(guī)模化、低成本方向發(fā)展，未來將重點解決儲能密度低和熱損問題，同時探索新型復合材料（如納米流體）以提升性能。
（二）潛熱儲熱技術（相變儲熱）
潛熱儲熱技術利用相變材料在相變過程中吸收/釋放熱量，其儲能密度高且溫度近乎恒定。潛熱儲熱技術可以進一步細分為以下類別2223：固-液相變儲熱，通過材料的熔化與凝固過程儲存/釋放熱量，是最常見的技術類型，典型材料包括石蠟類、鹽類（如硝酸鈉）等；固-固相變儲熱，通過晶體結構的有序-無序轉變實現儲熱，避免液態(tài)相變材料的泄漏風險，典型材料包括某些高分子聚合物和金屬合金；液-氣相變儲熱，利用物質在氣液相變時的潛熱進行儲熱，但因需高壓或低溫條件，實際應用較少。潛熱儲熱技術適合需要較高儲能密度和穩(wěn)定溫度輸出的中期儲能場景（如小時至周周期）。
在建筑節(jié)能領域，相變材料常與建筑材料混合使用（如墻體、地板）利用其相變潛熱特性增強圍護結構的熱慣性，以實現被動式溫控。在太陽能跨季節(jié)儲熱領域，潛熱儲熱系統(tǒng)被用于大規(guī)模太陽能供熱項目，例如區(qū)域供暖或工業(yè)供熱。在工業(yè)余熱回收領域，結合高溫熱泵技術，將工業(yè)廢水中的低溫余熱轉化為高溫蒸汽，提升能源利用率。
當前潛熱儲熱技術正處于從工程示范向商業(yè)化過渡階段，但整體技術成熟度仍低于顯熱儲熱，存在熱損失大和材料成本問題。未來需重點突破材料成本優(yōu)化、熱穩(wěn)定性提升及規(guī)?；到y(tǒng)集成等問題。例如，開發(fā)復合相變材料以增強導熱性，或結合人工智能優(yōu)化系統(tǒng)控制策略2?。
（三）熱化學儲熱技術
熱化學儲熱技術通過化學反應（如分解/合成）儲存熱量，儲能密度較高，可實現遠距離能量傳輸。常用的熱化學儲熱技術采用不同類別的化學反應體系：金屬氫氧化物體系，利用氫氧化物加熱分解與水化合時的熱效應進行儲能；堿土金屬氧化物/碳酸鹽體系，通過氧化物與二氧化碳的可逆反應或氫氧化物分解反應實現儲能；金屬氫化物體系利用金屬與氫氣的可逆反應（如Mg/H2體系）儲存能量。熱化學儲熱具備高儲能密度、低熱損失、靈活溫區(qū)調控的特點。主要適用場景針對大規(guī)?？缂竟?jié)儲能需求（日月至月周期），尤其適用于中高溫場景（573~1473開爾文）儲能密度較高（可達顯熱儲熱的8~10倍），可實現常溫無損存儲，但工藝復雜、投資高2?2?。
目前熱化學儲熱技術處于實驗室研究階段，尚未商業(yè)化，在工業(yè)余熱回收、太陽能熱發(fā)電晝夜連續(xù)供能、建筑供暖中的跨季節(jié)儲能等場景下具備應用潛力，仍需解決反應效率、催化劑壽命等關鍵問題。前沿研究方向包括摻雜（如Li?、Na?）、結構調控（多孔載體復合）提升循環(huán)穩(wěn)定性、開發(fā)大規(guī)模固定床/流化床反應器等，解決傳熱效率瓶頸，與光伏、風電耦合，構建“可再生能源+熱化學儲熱”一體化系統(tǒng)等2?。
03
啟示與建議
（一）聚焦前沿材料體系，搶占熱化學與相變儲熱技術制高點
攻克熱化學儲熱反應機理與材料創(chuàng)制，針對熱化學儲熱“反應效率低、循環(huán)穩(wěn)定性差”的痛點，發(fā)揮我院在化學、材料學的基礎研究優(yōu)勢，重點布局金屬氫化物、氧化物/碳酸鹽及金屬氫氧化物體系。利用高通量計算與AI輔助篩選，開發(fā)摻雜（如Li?、Na?）改性與多孔載體復合技術，解決反應動力學緩慢和催化劑壽命問題，力爭在中高溫（573~1473開爾文）熱化學儲熱材料上實現突破。研發(fā)高性能寬溫域相變儲熱材料，重點解決材料導熱系數低、腐蝕性及過冷度問題，探索納米流體增強導熱及定形封裝技術，構建覆蓋低溫（建筑供冷）至高溫（工業(yè)蒸汽）的系列化相變材料庫。
（二）布局關鍵核心裝備研制，解決產業(yè)鏈“卡脖子”問題
開展極端環(huán)境儲熱關鍵部件研發(fā)，設立專項任務，重點攻克適用于超高溫（>600℃）熔鹽環(huán)境的大功率熔鹽泵、長壽命高溫閥門及高可靠性換熱設備。解決材料在高溫熔融鹽中的腐蝕、蠕變及疲勞失效機理，提升核心部件的國產化率與可靠性。研制智能化監(jiān)測與控制裝備，結合人工智能技術，開發(fā)儲熱系統(tǒng)多物理場耦合仿真軟件與智能控制系統(tǒng)。實現對儲熱系統(tǒng)狀態(tài)的實時感知與精準預測，提升系統(tǒng)的運行效率與安全水平，支撐虛擬電廠等高級應用場景。
（三）建設國家級驗證平臺，加速“實驗室-工程應用”轉化
建設多溫區(qū)儲熱技術實證基地，依托我院相關研究所，建設集材料測試、單機實驗、系統(tǒng)集成于一體的開放驗證平臺。覆蓋低溫（冷儲能）、中溫（建筑供暖/工業(yè)熱水）、高溫（光熱發(fā)電/工業(yè)蒸汽）全溫區(qū)，提供中試驗證與性能評估服務。支撐跨季節(jié)儲能與工業(yè)脫碳示范工程建設，選取典型的工業(yè)園區(qū)或具備風光資源的區(qū)域，技術支撐“源網荷儲”一體化示范項目。重點驗證熔鹽儲熱改造火電、大型地下水/洞穴跨季節(jié)儲熱、工業(yè)余熱儲熱利用等技術的可行性與經濟性，形成可復制的商業(yè)化推廣模式。
