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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。

課題組首次提出(chu)了(le)(le)(le)燃料(liao)(liao)與(yu)聚(ju)光太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)互(hu)補源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)理(li)論框(kuang)架，完整闡釋了(le)(le)(le)化(hua)石燃料(liao)(liao)熱化(hua)學轉換(huan)與(yu)源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)理(li)論，闡明(ming)了(le)(le)(le)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)補中，能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)源(yuan)(yuan)頭能(neng)(neng)(neng)(neng)勢與(yu)轉化(hua)過程品位(wei)的(de)(de)耦(ou)合機(ji)理(li)，以及(ji)源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)能(neng)(neng)(neng)(neng)量互(hu)補、品位(wei)耦(ou)合的(de)(de)內(nei)在規律，指出(chu)中低溫(wen)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)與(yu)燃料(liao)(liao)的(de)(de)熱化(hua)學互(hu)補在減(jian)小(xiao)不可逆(ni)損失、實現源(yuan)(yuan)頭蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)上的(de)(de)潛力最(zui)佳，突破了(le)(le)(le)傳統(tong)熱力循環對太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)熱發電的(de)(de)限制(zhi)。

基于(yu)上述蓄(xu)能(neng)理(li)論(lun)，研發了(le)(le)新型中低(di)溫鈣鈦礦(kuang)氧載體，進而提出(chu)了(le)(le)甲(jia)烷重整(zheng)與化(hua)(hua)學(xue)鏈燃燒/化(hua)(hua)學(xue)鏈制氫疊加(jia)的中低(di)溫熱化(hua)(hua)學(xue)源頭蓄(xu)能(neng)方法(fa)，并探(tan)索(suo)了(le)(le)源頭蓄(xu)能(neng)的新機理(li)，在450°C獲得甲(jia)烷近完全轉(zhuan)化(hua)(hua)并實現源頭CO2近零能(neng)耗捕集，天(tian)然氣轉(zhuan)化(hua)(hua)溫度(du)降幅達(da)400-600°C，成功研制了(le)(le)基于(yu)新型方法(fa)的10kW熱功率(lv)中溫太陽(yang)能(neng)甲(jia)烷熱化(hua)(hua)學(xue)轉(zhuan)化(hua)(hua)與源頭蓄(xu)能(neng)原理(li)樣機。

本研究在國(guo)際上首次成體系(xi)提出了在中溫(wen)太陽能(neng)(neng)驅動下，同時(shi)實(shi)現(xian)(xian)天(tian)然氣(qi)的(de)熱化(hua)(hua)學轉(zhuan)化(hua)(hua)、蓄能(neng)(neng)與(yu)二氧化(hua)(hua)碳捕(bu)集的(de)理論、方法(fa)與(yu)系(xi)統，實(shi)現(xian)(xian)了脫(tuo)碳利用，并為(wei)能(neng)(neng)源系(xi)統納入高(gao)比(bi)例太陽能(neng)(neng)，從而突破(po)了第三代分布式能(neng)(neng)源系(xi)統關鍵瓶頸，對化(hua)(hua)石能(neng)(neng)源的(de)節省率從20%提高(gao)到30%以上。預(yu)計大范圍推(tui)廣可實(shi)現(xian)(xian)每年1億(yi)噸以上二氧化(hua)(hua)碳減排，為(wei)推(tui)動國(guo)家節能(neng)(neng)減排和“雙碳”目標的(de)實(shi)現(xian)(xian)做(zuo)出實(shi)質(zhi)性貢獻。

本研究(jiu)工作得(de)到了科技部國(guo)家重點(dian)研發計劃項目（NO.2016YFB0901401）的支持，經過(guo)(guo)專家組的問詢，已通過(guo)(guo)課題績(ji)效評價。