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2023年(nian)12月20日(ri)，中國(guo)工(gong)(gong)程院、科(ke)睿唯安公司與高(gao)等教育出版社在京聯合發布(bu)《全(quan)球工(gong)(gong)程前沿2023》報告(gao)。其中，“長時大規模儲熱及熱機械儲能技術”作為能源與礦業工(gong)(gong)程領域Top 12工(gong)(gong)程開(kai)(kai)發前沿逐年(nian)核(he)心專利公開(kai)(kai)量成功入選。

《全球工程前沿2023》報告對“長時大規(gui)模儲(chu)(chu)熱及(ji)熱機械儲(chu)(chu)能技術”闡述如下：

儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)及熱(re)(re)機(ji)械(xie)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)技(ji)術(shu)(shu)(shu)是(shi)一種基于熱(re)(re)質傳遞輸(shu)運和(he)熱(re)(re)功可(ke)逆轉化的能(neng)量(liang)(liang)存儲(chu)(chu)(chu)(chu)技(ji)術(shu)(shu)(shu)，可(ke)從技(ji)術(shu)(shu)(shu)和(he)經(jing)濟的角度實現能(neng)量(liang)(liang)的長時跨季節規模化存儲(chu)(chu)(chu)(chu)，具有能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度高、利用(yong)方式(shi)靈活、綜(zong)合(he)效率(lv)高、成本可(ke)控等優點，是(shi)推(tui)動(dong)碳中和(he)目標(biao)下能(neng)源綠色轉型、構建以新能(neng)源為(wei)主體的零(ling)碳電(dian)力(li)系統的關(guan)鍵技(ji)術(shu)(shu)(shu)。儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)技(ji)術(shu)(shu)(shu)包(bao)括顯熱(re)(re)儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)、相變儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)和(he)熱(re)(re)化學(xue)儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)，熱(re)(re)機(ji)械(xie)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)技(ji)術(shu)(shu)(shu)涵蓋壓(ya)縮空氣/二(er)氧化碳儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)、液化空氣/二(er)氧化碳儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)和(he)卡(ka)諾(nuo)電(dian)池（也(ye)稱熱(re)(re)泵(beng)儲(chu)(chu)(chu)(chu)電(dian)）。

主(zhu)要技術(shu)方向包括：儲(chu)熱(re)與(yu)傳(chuan)熱(re)傳(chuan)質(zhi)多(duo)尺度耦合(he)機(ji)制(zhi)的(de)(de)構建(jian)方法(fa)；儲(chu)熱(re)材料(liao)物(wu)理(li)化學(xue)(xue)性(xing)質(zhi)的(de)(de)主(zhu)動調控(kong)(kong)策略；安全高(gao)效封(feng)裝(zhuang)與(yu)隔熱(re)材料(liao)的(de)(de)開發與(yu)制(zhi)備(bei)；基于拓撲(pu)優化理(li)論和AI算法(fa)的(de)(de)儲(chu)熱(re)裝(zhuang)置(zhi)結構優化技術(shu)；極(ji)端(duan)溫度、壓力條件(jian)下的(de)(de)高(gao)等熵效率(lv)壓縮與(yu)膨脹技術(shu)；儲(chu)熱(re)及熱(re)機(ji)械儲(chu)能系統的(de)(de)熱(re)力學(xue)(xue)與(yu)經濟性(xing)分析；儲(chu)熱(re)及熱(re)機(ji)械儲(chu)能系統的(de)(de)多(duo)場景智慧運行調控(kong)(kong)技術(shu)。

發展趨勢包括：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展新型復合儲熱材料的主動設計與制備；②裝備層面，與3D打印等增材制造技術相結合，研發明確目標下具備相應高自由度結構的儲熱與動力裝備；③系統層面，將儲(chu)熱(re)及熱(re)機(ji)械儲(chu)能系(xi)統(tong)(tong)同零碳(tan)電力系(xi)統(tong)(tong)、零碳(tan)燃料系(xi)統(tong)(tong)相融合(he)，拓展(zhan)為可提供靈活能源方案的(de)智慧能源系(xi)統(tong)(tong)。

據介紹，《全(quan)球工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)前沿2023》報告由中(zhong)國工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)院全(quan)球工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)前沿項(xiang)目組(zu)編制，主要圍繞機械與(yu)運載工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，信息與(yu)電子工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，化工(gong)、冶(ye)金與(yu)材料工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，能源(yuan)與(yu)礦(kuang)業工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，土木、水利與(yu)建筑工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，環境與(yu)輕紡工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，農業，醫藥衛生(sheng)和工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)管理(li)9個領(ling)域，共研(yan)判93項(xiang)工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)研(yan)究前沿和94項(xiang)工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)開(kai)發(fa)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：新一輪科技革命和產業變革深入發展，機器人、大模型、量子芯片、合成生物學、泛基因組等新興技術不斷突破，為全球科技和產業創新提供新動能。二是，交叉前沿融合創新：學科交叉融合持續推進，人工智能、機器人、可再生能源等新技術加速向各領域滲透融合，邁向智能化、無人化、精準化、低碳化，催生全球科技和產業創新發展新模式。三是，應用前沿深入發展：以應用場景驅動，以解決復雜問題(ti)為導(dao)向，多(duo)目(mu)標協同、多(duo)維度兼顧(gu)，統籌(chou)局(ju)部與整體、本體和(he)環(huan)境(jing)、數量(liang)和(he)質量(liang)、品質和(he)效(xiao)率，拓展全球(qiu)科技(ji)與產業創新的新格局(ju)。

工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)前(qian)(qian)沿是指對工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)科技未來(lai)發展有重大(da)影響和引領作(zuo)用的關鍵方向(xiang)，是培(pei)育工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)科技創新(xin)(xin)能力的重要指引，具有前(qian)(qian)瞻性(xing)、先(xian)導性(xing)和探索(suo)性(xing)的特(te)征。根據前(qian)(qian)沿所處的創新(xin)(xin)階段，工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)前(qian)(qian)沿可分為側重理論探索(suo)的工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)研究前(qian)(qian)沿和側重實(shi)踐應用的工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)開發前(qian)(qian)沿。全球工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)前(qian)(qian)沿研究采用專家(jia)與數(shu)據多輪交互、迭(die)代遴(lin)選(xuan)研判的方法(fa)開展。

據(ju)悉，2017年(nian)(nian)以(yi)來，中國(guo)工(gong)程院每年(nian)(nian)組織開(kai)展全球(qiu)(qiu)工(gong)程前沿(yan)(yan)研(yan)究項(xiang)(xiang)目，依托中國(guo)工(gong)程院9個學(xue)部和中國(guo)工(gong)程院《工(gong)程》系(xi)列期刊研(yan)究團隊，研(yan)判并發(fa)(fa)布當年(nian)(nian)全球(qiu)(qiu)近百項(xiang)(xiang)工(gong)程研(yan)究前沿(yan)(yan)和工(gong)程開(kai)發(fa)(fa)前沿(yan)(yan)，每年(nian)(nian)發(fa)(fa)布中英文全球(qiu)(qiu)工(gong)程前沿(yan)(yan)報告(gao)，以(yi)期發(fa)(fa)揮學(xue)術(shu)引領作用(yong)，引導工(gong)程科(ke)技和產(chan)業創新發(fa)(fa)展。