2023年12月20日，中国工程院、科睿唯安公司与高等教育出版社在京联合发布《全球工程前沿2023》报告。其中，“长时大规模储热及热机械储能技术”作为能源与矿业工程领域Top 12工程开发前沿逐年核心专利公开量成功入选。
《全球工程前沿2023》报告对“长时大规模储热及热机械储能技术”阐述如下：
储热及热机械储能技术是一种基于热质传递输运和热功可逆转化的能量存储技术，可从技术和经济的角度实现能量的长时跨季节规模化存储，具有能量密度高、利用方式灵活、综合效率高、成本可控等优点，是推动碳中和目标下能源绿色转型、构建以新能源为主体的零碳电力系统的关键技术。储热技术包括显热储热、相变储热和热化学储热，热机械储能技术涵盖压缩空气/二氧化碳储能、液化空气/二氧化碳储能和卡诺电池（也称热泵储电）。
主要技术方向包括：储热与传热传质多尺度耦合机制的构建方法；储热材料物理化学性质的主动调控策略；安全高效封装与隔热材料的开发与制备；基于拓扑优化理论和AI算法的储热装置结构优化技术；极端温度、压力条件下的高等熵效率压缩与膨胀技术；储热及热机械储能系统的热力学与经济性分析；储热及热机械储能系统的多场景智慧运行调控技术。
发展趋势包括：①材料层面，在综合考虑储热材料热物性、腐蚀性和稳定性的基础上开展新型复合储热材料的主动设计与制备；②装备层面，与3D打印等增材制造技术相结合，研发明确目标下具备相应高自由度结构的储热与动力装备；③系统层面，将储热及热机械储能系统同零碳电力系统、零碳燃料系统相融合，拓展为可提供灵活能源方案的智慧能源系统。
据介绍，《全球工程前沿2023》报告由中国工程院全球工程前沿项目组编制，主要围绕机械与运载工程，信息与电子工程，化工、冶金与材料工程，能源与矿业工程，土木、水利与建筑工程，环境与轻纺工程，农业，医药卫生和工程管理9个领域，共研判93项工程研究前沿和94项工程开发前沿。
2023全球工程前沿呈现三大特征。一是，新兴前沿持续演进：新一轮科技革命和产业变革深入发展，机器人、大模型、量子芯片、合成生物学、泛基因组等新兴技术不断突破，为全球科技和产业创新提供新动能。二是，交叉前沿融合创新：学科交叉融合持续推进，人工智能、机器人、可再生能源等新技术加速向各领域渗透融合，迈向智能化、无人化、精准化、低碳化，催生全球科技和产业创新发展新模式。三是，应用前沿深入发展：以应用场景驱动，以解决复杂问题为导向，多目标协同、多维度兼顾，统筹局部与整体、本体和环境、数量和质量、品质和效率，拓展全球科技与产业创新的新格局。
工程前沿是指对工程科技未来发展有重大影响和引领作用的关键方向，是培育工程科技创新能力的重要指引，具有前瞻性、先导性和探索性的特征。根据前沿所处的创新阶段，工程前沿可分为侧重理论探索的工程研究前沿和侧重实践应用的工程开发前沿。全球工程前沿研究采用专家与数据多轮交互、迭代遴选研判的方法开展。
据悉，2017年以来，中国工程院每年组织开展全球工程前沿研究项目，依托中国工程院9个学部和中国工程院《工程》系列期刊研究团队，研判并发布当年全球近百项工程研究前沿和工程开发前沿，每年发布中英文全球工程前沿报告，以期发挥学术引领作用，引导工程科技和产业创新发展。
节选自：科睿唯安学术研究
