一、成果简介：  

斜温层水储能技术是利用水的显热来存储能量。水作为蓄热载体，通常采用水罐或水箱作为容器，通过容器内水-水之间的热交换来实现热能的存储与释放。利用温度不同的水的密度不同形成重力自然分层，使得罐内同时存在冷水和热水，具有效率高、运行可靠、投资低等特点，单设备同时实现储热与储冷。而布水器是水罐中形成斜温层的关键设备。本项目成果将布水器的设计流程做了标准化设计，可以通过固定输入的条件参数来形成布水器的设计参数，并且可以通过计算机来进行计算，提高了设计效率和精准度，避免了采取数值模拟的方法进行重复计算的误差，并减少因主观因素造成的误差。应用领域：水储能技术可以应用于火电灵活性改造、深度调峰、热电解耦、煤改电清洁供暖，谷电储热、太阳能、弃风/弃光等可再生能源消纳，同时实现优化、高效、安全、灵活的供热系统调节。

二、技术优势及性能指标：

斜温层是水储热罐中冷热水的分界层，其厚度是影响单罐水储热效率的重要指标，斜温层厚度越薄，水罐内部的热损失越少，储能效率越高。通常情况下，斜温层厚度要保持在1m以内才能使得储能罐具有较高的储能效率。而国内外其它同类型项目中，所使用的单罐斜温层水罐中，斜温层厚度普遍大于1m，甚至有的可以达到3m左右，而应用本项目成果的储热水罐斜温层厚度在0.5-0.7m之间，运行稳定，相比国内外其他同类项目，斜温层厚度更薄，热损失更小，可以提高项目经济性。

在国家电投集团霍林河坑口发电厂储热调峰项目和宝之谷国际会议中心综合智慧能源项目中，使用该项目成果的水储罐的储热效率可达到97%，相比之下，国内外同类项目储罐的储热效率在85%至92%之间，储热效率到达国际先进水平。

三、所属领域：

综合能源系统方向： 能源存储技术

四、成熟度：

产业化阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

水储能技术在可再生能源消纳、绿色供暖供热、机组灵活性改造、综合智慧能源等领域的应用具有广阔的前景。随着我国新能源发电装机量的不断上升，新能源发电消纳与传统供电、供热机组之间的矛盾越来越明显。在“可再生能源消纳”领域，利用水储能技术开发风电配合清洁供暖项目，具备良好的经济价值和社会效益。水储能供热技术应用于热电机组深度调峰，可以满足采暖季的热电机组深度调峰的需求，同时也是一项具备社会效应和经济效益兼顾的投资项目，水储能技术在机组灵活性改造领域具有巨大的市场潜力。另一方面北方城市“清洁供暖”利用夜间谷电储热进行供暖的需求增长显著，三北地区“风电配套供暖”项目，利用间歇的风电弃电进行供暖已经在大范围的开展，截至2019年，北方清洁取暖率已从34%增至50%，预计在2021年电供暖面积将达到15亿立方米，因此水储热技术在电供暖领域的前景非常广阔。

目前，该项目成果已经在国家电投集团霍林河坑口发电厂储热调峰项目和宝之谷国际会议中心综合智慧能源项目中得到应用。在运行过程中，储能罐中的布水器可以在不同的工况下均具有良好性能。在运行过程中斜温层形成厚度不大于0.5米，运行厚度控制在0.5至0.7米之间，储能效率高达97%，达到了国际先进技术水平，具有优异的布水效果，有效降低了水储能系统的建设成本和建设周期。

利用该项目技术所形成的产品实用性强，具有良好的适应性。机组在运行过程中经常出现工况的频繁变化，导致进出储能罐的水流量不断波动，该项目布水器产品可以在不同的工况下均具有良好的布水效果。运行至今，不同工况下的性能指标均高于设计值，热损失小，满足系统所需储放热量。

在电厂储热调峰项目中，该产品为业主方取得了良好的经济效益、环境效益。布水器的良好性能使得储热供能的经济收益较高，同时满足了用户的供能需求。在进行储热调峰时，储能设备可以降低煤的使用量，提高风力发电、光伏发电等清洁能源发电的上网率，具有节能减排的效果。在2018年~2019年两个供暖季中，累计经济效益达到2亿元以上。

在综合智慧能源项目中，由于水储能技术的使用，该项目储能罐可在夜间电网负荷低谷时段工作蓄冷，在白天用冷需求高峰时段释放，有效地实现了电网运行的削峰填谷，达到了能源的梯级利用及能效提升，为宝之谷国际会议中心每年节省运行费用200万元以上，具有良好的经济效益。