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分布式供能是滿足我國當前“碳達峰”、“碳中和”及可再生能源利用重大需求的有效手段之一。針對當前分布式供能系統中，不可逆性大、可再生能源比例低、主動調控性差的難題，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于近期開展了理論、方法和系統三個層面的研究工作。研究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(ke)題組(zu)首次提出了(le)燃料(liao)與(yu)(yu)聚光太陽能互(hu)(hu)補(bu)源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)(xu)能理(li)論框(kuang)架，完整闡(chan)釋了(le)化石燃料(liao)熱(re)化學轉換與(yu)(yu)源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)(xu)能理(li)論，闡(chan)明了(le)能源(yuan)(yuan)互(hu)(hu)補(bu)中，能源(yuan)(yuan)源(yuan)(yuan)頭能勢與(yu)(yu)轉化過(guo)程品(pin)(pin)位(wei)的(de)耦合機理(li)，以及源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)(xu)能能量互(hu)(hu)補(bu)、品(pin)(pin)位(wei)耦合的(de)內在(zai)規(gui)律，指出中低溫太陽能與(yu)(yu)燃料(liao)的(de)熱(re)化學互(hu)(hu)補(bu)在(zai)減小不可逆(ni)損(sun)失、實現源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)(xu)能上的(de)潛力(li)最佳，突(tu)破了(le)傳統(tong)熱(re)力(li)循(xun)環對(dui)太陽能熱(re)發(fa)電的(de)限制。

基于上述蓄能理論(lun)，研(yan)發了新(xin)(xin)型中低溫鈣鈦礦氧載體，進(jin)而(er)提出了甲烷(wan)重(zhong)整與化(hua)學鏈燃燒(shao)/化(hua)學鏈制氫疊加的(de)中低溫熱化(hua)學源頭蓄能方法，并探索了源頭蓄能的(de)新(xin)(xin)機理，在450°C獲得(de)甲烷(wan)近(jin)完全轉(zhuan)(zhuan)化(hua)并實(shi)現(xian)源頭CO2近(jin)零能耗捕集，天然氣轉(zhuan)(zhuan)化(hua)溫度降幅達400-600°C，成功研(yan)制了基于新(xin)(xin)型方法的(de)10kW熱功率中溫太陽能甲烷(wan)熱化(hua)學轉(zhuan)(zhuan)化(hua)與源頭蓄能原(yuan)理樣機。

本(ben)研(yan)究在國(guo)際上首次成體(ti)系提出了(le)在中溫太陽(yang)能驅動下，同時實現天然氣的熱化學轉化、蓄能與(yu)二氧化碳(tan)捕集的理論、方法(fa)與(yu)系統(tong)，實現了(le)脫(tuo)碳(tan)利用(yong)，并(bing)為能源系統(tong)納入高比例太陽(yang)能，從(cong)而突破了(le)第三代(dai)分布式能源系統(tong)關鍵瓶頸，對化石(shi)能源的節省(sheng)率從(cong)20%提高到30%以(yi)上。預計大范圍推廣可(ke)實現每年1億噸以(yi)上二氧化碳(tan)減排，為推動國(guo)家節能減排和“雙(shuang)碳(tan)”目標的實現做出實質性(xing)貢獻。

本研究工作得到了(le)科技部國(guo)家重點(dian)研發計劃項目（NO.2016YFB0901401）的(de)支(zhi)持，經過(guo)專家組的(de)問詢，已通(tong)過(guo)課(ke)題績效評價。