2023年12月20日，中國工程院、科睿唯安公司與高等教育出版社在京聯(lián)合發(fā)布《全球工程前沿2023》報告。其中，“長(cháng)時(shí)大規模儲熱及熱機械儲能技術(shù)”作為能源與礦業(yè)工程領(lǐng)域Top 12工程開(kāi)發(fā)前沿逐年核心專(zhuān)利公開(kāi)量成功入選。
《全球工程前沿2023》報告對“長(cháng)時(shí)大規模儲熱及熱機械儲能技術(shù)”闡述如下：
儲熱及熱機械儲能技術(shù)是一種基于熱質(zhì)傳遞輸運和熱功可逆轉化的能量存儲技術(shù)，可從技術(shù)和經(jīng)濟的角度實(shí)現能量的長(cháng)時(shí)跨季節規?；鎯?，具有能量密度高、利用方式靈活、綜合效率高、成本可控等優(yōu)點(diǎn)，是推動(dòng)碳中和目標下能源綠色轉型、構建以新能源為主體的零碳電力系統的關(guān)鍵技術(shù)。儲熱技術(shù)包括顯熱儲熱、相變儲熱和熱化學(xué)儲熱，熱機械儲能技術(shù)涵蓋壓縮空氣/二氧化碳儲能、液化空氣/二氧化碳儲能和卡諾電池(也稱(chēng)熱泵儲電)。
主要技術(shù)方向包括：儲熱與傳熱傳質(zhì)多尺度耦合機制的構建方法;儲熱材料物理化學(xué)性質(zhì)的主動(dòng)調控策略;安全高效封裝與隔熱材料的開(kāi)發(fā)與制備;基于拓撲優(yōu)化理論和AI算法的儲熱裝置結構優(yōu)化技術(shù);極端溫度、壓力條件下的高等熵效率壓縮與膨脹技術(shù);儲熱及熱機械儲能系統的熱力學(xué)與經(jīng)濟性分析;儲熱及熱機械儲能系統的多場(chǎng)景智慧運行調控技術(shù)。
發(fā)展趨勢包括：①材料層面，在綜合考慮儲熱材料熱物性、腐蝕性和穩定性的基礎上開(kāi)展新型復合儲熱材料的主動(dòng)設計與制備;②裝備層面，與3D打印等增材制造技術(shù)相結合，研發(fā)明確目標下具備相應高自由度結構的儲熱與動(dòng)力裝備;③系統層面，將儲熱及熱機械儲能系統同零碳電力系統、零碳燃料系統相融合，拓展為可提供靈活能源方案的智慧能源系統。
據介紹，《全球工程前沿2023》報告由中國工程院全球工程前沿項目組編制，主要圍繞機械與運載工程，信息與電子工程，化工、冶金與材料工程，能源與礦業(yè)工程，土木、水利與建筑工程，環(huán)境與輕紡工程，農業(yè)，醫藥衛生和工程管理9個(gè)領(lǐng)域，共研判93項工程研究前沿和94項工程開(kāi)發(fā)前沿。
2023全球工程前沿呈現三大特征。一是，新興前沿持續演進(jìn)：新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，機器人、大模型、量子芯片、合成生物學(xué)、泛基因組等新興技術(shù)不斷突破，為全球科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新提供新動(dòng)能。二是，交叉前沿融合創(chuàng )新：學(xué)科交叉融合持續推進(jìn)，人工智能、機器人、可再生能源等新技術(shù)加速向各領(lǐng)域滲透融合，邁向智能化、無(wú)人化、精準化、低碳化，催生全球科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展新模式。三是，應用前沿深入發(fā)展：以應用場(chǎng)景驅動(dòng)，以解決復雜問(wèn)題為導向，多目標協(xié)同、多維度兼顧，統籌局部與整體、本體和環(huán)境、數量和質(zhì)量、品質(zhì)和效率，拓展全球科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新的新格局。
工程前沿是指對工程科技未來(lái)發(fā)展有重大影響和引領(lǐng)作用的關(guān)鍵方向，是培育工程科技創(chuàng )新能力的重要指引，具有前瞻性、先導性和探索性的特征。根據前沿所處的創(chuàng )新階段，工程前沿可分為側重理論探索的工程研究前沿和側重實(shí)踐應用的工程開(kāi)發(fā)前沿。全球工程前沿研究采用專(zhuān)家與數據多輪交互、迭代遴選研判的方法開(kāi)展。
據悉，2017年以來(lái)，中國工程院每年組織開(kāi)展全球工程前沿研究項目，依托中國工程院9個(gè)學(xué)部和中國工程院《工程》系列期刊研究團隊，研判并發(fā)布當年全球近百項工程研究前沿和工程開(kāi)發(fā)前沿，每年發(fā)布中英文全球工程前沿報告，以期發(fā)揮學(xué)術(shù)引領(lǐng)作用，引導工程科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展。
