成立背景

能源是国民经济与社会发展的基础性战略资源，其清洁高效利用是推动能源革命的核心路径。构建和发展先进能量系统、提升能源利用效率，不仅是实现"碳达峰、碳中和"双碳目标的关键举措，更是推动经济社会绿色低碳转型的重要引擎。这一发展路径对于建设现代化能源体系、保障国家能源安全具有重大战略意义。

先进能量系统是指通过创新技术、智能化管理和多能互补融合等措施，显著提升能源转换、存储、传输和利用效率的能量系统。其核心目标是实现高效、清洁、可靠、灵活的能源供应，同时减少环境影响，支撑可持续发展。先进能量系统具有高效率、低碳/零碳排放、智能化与数字化、基于先进储能的多能协同与灵活性等特征。分布式能源系统是一种先进的能量系统，具有高效、环保、经济、可靠和灵活等特点，能够实现大幅度节能减排。我国能源中长期（2030、2050）发展战略研究报告将“节能、提效、合理控制能源需求列为能源战略之首”。多能源互补是集中式供能系统的有益补充，是分布式能源的发展趋势，也是满足国家能源结构调整与节能减排的战略需求。分布式能源系统适合多种燃料，具有燃料多元化的特点，不仅可以采用天然气为燃料，还可以利用太阳能、生物质、风能等可再生能源。与可再生能源结合的分布式能源系统处于能源可持续发展前沿，多能源互补的分布式能源系统，是我国实现能源可持续发展的必由之路。

多能互补分布式能源系统由于输入端可再生能源固有的间歇性、波动性特征以及输出端用户侧冷、热、电负荷的周期性和波动性，加剧了系统的不稳定性，导致整体系统能量梯级利用水平下降。因此必须通过耦合先进储能技术解决变工况调控的问题。集成储能技术应对分布式能源系统外界负荷的波动已成为重要的研究方向和趋势。储能技术已成为分布式能源系统的关键支撑技术之一，储能系统可以解决发电功率和负荷功率之间、不同类型电源响应时间之间的不匹配问题，增强可再生能源的可调度性，提高分布式能源系统的供能质量、稳定性和运行效益。按照能量的存储形式，储能技术主要分为热能存储技术、电化学能存储技术、电能存储技术、化学能存储技术和机械能存储技术等。集成先进储能技术实现多能互补分布式能量系统的主动调控，能显著提升系统能源利用率与梯级利用水平。

另外，随着风电、太阳能及水电等可再生能源装机容量的不断增长，煤电装机容量占比不断下降，截至 2024年12月底，全国累计发电装机容量约33.5亿千瓦，其中新能源装机达到13.4亿千瓦，首次超过火电装机规模（11.9亿千瓦），占比超过40%。由于新能源固有的波动性、随机性和不确定性，为了保证电网安全稳定运行，需要配套灵活调峰电源，同时为了规模化消纳可再生能源，煤电机组面临频繁启停和灵活调峰挑战，煤电不足50%的装机提供约54.8%的全社会用电量，并且支撑75%的高峰时段负荷需求。随着现货电力市场采用短期、中期和长期的负荷平衡策略来平抑随机性和间歇性运行机制的建立，燃煤机组参与电力系统调峰和调频次数大幅上升。2025年3月国家发展改革委 国家能源局关于印发《新一代煤电升级专项行动实施方案（2025-2027年）》的通知，对新一代煤电机组深度调峰、负荷变化速率、启停调峰、宽负荷高效等提出了具体指标要求，以更好夯实煤电兜底保障作用， 积极推进煤电转型升级， 助力构建新型电力系统

近年来，山西省积极推动能源转型，发展新能源产业，并取得显著进展。但仍面临产业调整、低碳转型等挑战。截至2024年底，山西新能源装机达到6189.45万千瓦，占全省发电装机的比重历史性突破50%，达到50.37%。预计到2025年可能超55%。大规模新能源接入电网后，会带来波动性、间歇性和反调峰性影响，对电网安全稳定性构成一定的威胁。目前山西煤电装机容量比例仍占较大比重，迄需提高传统火电机组灵活调峰能力，发展新一代煤电技术、先进储能技术及新型多能互补分布式能源系统，人工智能技术，推动山西能源绿色、低碳发展，为助力我国双碳目标实现提供关键技术支撑。

在此背景下，新型储热多能协同技术与能源战略研究团队应运而生。团队聚焦能源互联网中能量层和信息层的技术创新，围绕多能互补分布式系统集成设计、新型储热多能协同、燃煤机组与电网互动技术以及能源战略研究与新型能源体系构建关键技术开展研究，以提高综合能量系统能量转换、存储效率及灵活性，尤其提升煤电机组灵活调峰能力，为我国新能源规模化发展和消纳提供关键技术支撑，进而助力"双碳"目标实现。

 团队对能源互联网创新发展的推动作用

为推进能源转型，构建新型电力系统，着眼山西转型发展切实需求，加快山西新型电力系统建设，为山西能源革命转型提供关键技术支撑，段立强教授于2025年牵头组建“储热多能协同技术与能源战略研究”，围绕新型电力系统重大技术需求，开展联合攻关、经验交流和成果共享，加快技术研发和成果转化应用，着力增强系统高效性、灵活性、适应性，推动能源系统更智慧、更开放、更高效、更友好，为山西能源革命转型持续赋能。

团队深耕于先进能量系统及新型热储能系统技术研究方向多年，聚焦于先进能量系统的能量层和信息层，其中能量层研究源网荷储一体化化石能源与风电、光伏等新能源的深度互补互融，通过研究先进能量系统中不同形式能源，不同能级能量之间传递、转化、存储，耦合规律，揭示多能互补系统耦合特性及动态响应特性；发展新型储能技术，包括集成熔盐与蒸汽蓄能器的全能量储热技术、新型液化空气储能技术，并将其应用到燃煤机组灵活调峰，分布式系统主动调控等，实现能量综合梯级利用。信息层则通过先进信息技术、控制技术并与人工智能手段相结合研究能量系统信息流与网侧的互联互通，实现源网荷储一体化化系统的协同控制与灵活响应，如煤电机组与电网互动技术，燃煤机组频繁调峰参与电力市场辅助服务等，实现能量系统经济收益最大化。团队实施产学研协同，在理论上研究多能互补系统耦合集成机理，动态响应特性及主动调控策略等；在关键技术上研究新型全能量储热技术、液化空气储能技术等；在技术示范应用上，将储能关键技术、人工智能技术应用于煤电机组、分布式能源系统、配电网等，并在全国推广。

团队拥有20余年先进能量系统集成优化、多能互补分布式能源系统设计、储能技术理论研究基础和工程实施经验，具有雄厚的科研实力和学术背景。并与国家能源集团、中国华电集团有限公司等多家行业龙头企业达成了良好合作关系，构建了分布式系统设计与动态仿真平台，开发了全能量储能技术和煤电机组快速启停和灵活调峰技术，具有良好的发展前景和市场预期。团队的成立填补了高效灵活多能互补分布式能源系统集成技术，新型热耦合协同储能技术以及燃煤机组灵活性提升技术研究的空白，为山西省能源互联网研究院在相关领域的技术突破，尤其在实现能源一次高效转化及存储，以及一次能源与二次能源之间灵活调控交互提供了重要支撑，开发的新型储能技术以及与电网交互技术将更好助力煤电机组承担基础保障及灵活调节作用，对推动我国能源互联网技术发展和能源转型具有重要意义。

团队基本情况

新型储热多能协同技术与能源战略研究团队是山西省能源互联网研究院的重点研究团队之一，成立于2025年5月。团队以段立强教授为负责人，聚焦于先进能量系统集成与优化研究，致力于解决多能互补分布式能源系统集成与调控、燃煤机组灵活性提升等关键问题。

作为山西省能源互联网研究院的重要组成部分，团队秉持"创新引领、协同共享、开放融合"的发展理念，紧密围绕国家能源战略需求，开展前瞻性研究，积极推动科研成果转化与应用，为能源互联网建设和能源革命综合改革提供技术支撑和人才保障。

团队成员介绍

团队负责人段立强，教授、博导，热力学与先进能量系统研究所副所长。

1973年3月生，工学博士，第八届中国工程热物理学会监事，中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会委员。2012年入选"北京市优秀人才"。主要从事先进能量系统集成与优化研究，曾赴麻省理工学院作访问学者。主持国家自然科学基金等国家级及其他各类项目20余项，发表SCI收录论文100余篇，授权发明专利20余项，获2022年度电力科学技术进步奖二等奖1项，2022年度电力科技创新奖一等奖1项。

团队现有成员6名，其中正高级职称3人，副高级职称2人，中级职称1人；博士研究生学历4人，硕士研究生学历2人，团队成员中硕博比例高达90%以上。

一、基于多元储能的多能互补分布式系统集成与主动调控

研发基于新型液化空气储能、太阳能热化学储能、以及先进储热等多元储能的多能互补分布式能源系统，兼顾系统能量利用效率、经济性和灵活性，研究多能互补分布式系统集成与设计方案，研发多元储能技术及与分布式能源系统的集成、主动调控及灵活调峰技术，有效提升多能互补分布式系统综合能源利用效率与用户能源负荷匹配度。

核心技术：

（1）多能互补系统集成机理与设计基础；

（2）多时间尺度互补系统动态响应特性；

（3）基于多元储能的互补系统主动调控策略；

（4）新型耦合太阳能热的液化空气储能发电系统集成机理； 

（5）集成液化空气储能系统的灵活调峰系统； 

研究成果：

先后承担了教育部重点、国家自然科学基金委面上及重大、国网公司等项目10余项；国内较早开展国家自然科学基金项目“分布式能量系统集成机理与设计基础研究”，之后参与了教育部科学技术研究重大项目“分布式能源发电系统并网运行关键技术”的研究，随着可再生能源的不断发展，近年来又开展了太阳能与传统化石能源系统（大型燃煤电站，联合循环系统以及分布式系统）研究，2020年获批国家自然科学基金重大项目“多能互补分布式能源系统的基础研究”，在系统集成理论、关键技术研究、动态仿真以及系统构建等多方面取得重要成果并出版了《分布式能量系统》专著。

 承担了国家自然科学基金委基金面上项目“新型耦合太阳能热的液化空气储能发电系统集成开拓与设计基础研究”。提出多种耦合太阳能新型多联产液化空气系统；揭示了新系统耦合机理、动态特性；发表论文SCI/EI收录19篇；申请发明专利2项；为华电十里泉电厂火电机组耦合液化空气储能提升机组灵活性开展了初步可行性研究。

图1 高压空气和熔盐换热试验平台

二、集成全能量储热等的燃煤机组与电网互动新技术

研发燃煤机组与电网互动新技术，突破现有燃煤与电网实时互动技术，开发基于负荷预测的煤电机组厚壁部件热应力调控技术、中储式与直吹式耦合供煤技术、热力发电快速调峰锅炉多介质高焓值协同蓄供能机制与灵活调控技术，研究集成熔盐与蒸汽蓄能器的全能量储热技术，兼顾储热安全及经济性，并应用于典型煤电机组灵活性提升与改造中。

核心技术：

（1）全能量储热系统设计技术；

（2）全能量储热系统动态建模与运行调控技术； 

（3）耦合全能量储热技术的电站热电解耦特性；

（4）集成高焓值热储能及灵活供煤的煤电系统流程重构技术； 

（5）集成多元储能的锅炉汽温调控及煤电机组灵活性评估； 

（6）锅炉厚壁部件热应力主动调控技术。 

研究成果：

基于“温度对口、梯级利用”思想，创新性地解决了单独熔盐储热技术受制于结晶点温度制约导致储能效率低的难题，提出熔盐与耦合蒸汽蓄能器的全能量储热技术，有效储存蒸汽的全部显热和潜热,相比常规独立熔盐储热系统，大幅提高储热功率、能量效率和㶲效率，建成了国际上首套熔盐耦合蒸汽蓄能器全能量储热中试平台，储热效率达97%，释能响应时间缩短至1-2min。中试平台在连续变工况条件下可安全、可靠运行，并形成了稳定的系统运行和控制策略，验证了熔盐耦合蒸汽蓄能器全能量储热技术的可行性与先进性，为后续系统的工艺参数优化和工业示范应用奠定了基础，为我国煤电灵活性、支撑新型电力系统建设和能源转型提供了重要的支撑。

图2 全能量储热系统中试平台

研发出世界首台超临界机组燃煤锅炉汽水分离器温度场主动调控装置和系统，并在华电新疆五彩湾发电有限公司2#机组投入现场运行。该装置是国家重点研发计划项目“超（超）临界机组宽负荷快速灵活调峰关键技术”的标志性成果，通过锅炉厚壁部件的温度场调控和应力补偿，保障燃煤发电机组的安全、高效快速启停和变负荷运行。

图3 汽水分离器温度场主动控制系统

三、能源战略研究与新型能源体系构建关键技术

开展能源战略研究与新型能源体系构建关键技术研究。包括能源资源禀赋分析，碳达峰碳中和技术路径，化石能源、新能源多源协同发展战略规划等；构建新型能源体系关键技术包括可再生能源利用先进技术，先进储能与灵活性资源以及低碳技术，人工智能在配电系统的应用研究，研究基于数据-知识融合的配电网拓扑和参数辨识方法，提升源网荷储配电网的可观测、可描述和可计算能力，开发新能源-储能-电动汽车-电网互动平台，增强综合能源系统总体经济性

核心技术：

（1）能源战略规划策略与方法研究；

（2）数据-知识融合的配电网拓扑和参数辨识技术；

（3）基于信息物理神经网络的分布式能源动态承载能力评估技术；

（4）基于人工智能大模型的源网荷储配电网控制技术；

（5）基于数字孪生技术的“设备-场站-电网”三级仿真系统构建； 

（6）基于时空图卷积网络（ST-GCN）的新能源处理与负荷需求的精准预测技术。

研究成果：

以电网资源业务中台和企业级实时量测中心应用为基础，研发了配电网智能计算推演系统，可提升最小化采集下的配电网参数、拓扑、状态以及未来态势透明化感知水平，有效提升了配电网可观测、可描述、可计算能力。目前开发的数据接入、数据治理以及4项基础功能模块，已在山东、冀北、上海、河北、安徽、辽宁、天津、江苏、湖北 等9家省公司完成了部署、调试与测试工作。

图4  配电网智能计算推演系统

开发的多源协同的新能源 - 储能 - 电网互动机制平台，目前正在新疆库车、黑龙江齐齐哈尔等具有典型气候与能源特征的地区加紧部署。在新疆库车，广袤的戈壁荒漠充足的光照资源为光伏产业发展提供了得天独厚的条件；而在黑龙江齐齐哈尔，丰富的风能资源则成为当地新能源开发的重要依托。平台通过深度整合区域内的风光资源，搭配高效的储能系统，并运用先进的智能调度算法，构建起一套精密且高效的能源管理体系，成功将新能源消纳率显著提升至95%以上。在电网运行稳定性方面，两地均取得了令人瞩目的成果，电网频率偏差控制精度严格保持在±0.1Hz 以内。平台通过协调风光资源的间歇性发电、储能系统的灵活调节以及电网的智能调度，形成了源网荷储协同运行的创新模式。在这种模式下，新能源发电、电网传输、储能调节和用户用电之间实现了高效互动与精准匹配，大幅提升了综合供电可靠性。同时，得益于平台的高效运行，用户侧度电成本降低了15%，这不仅减轻了用户的用电负担，也体现了新能源电力在经济性方面的巨大潜力，充分验证了该平台在极端气候与复杂电网条件下的技术经济可行性，为新能源产业的规模化发展和电网的智能化升级提供了强有力的实践依据。

图5  多源协同的新能源-储能-电网互动平台