储热储冷技术是指将热（冷）能以显热、潜热或热化学形式储存并按需释放的技术，其温域跨度大，在能源、工业与建筑领域的跨季节储能中应用广泛。国际能源署（IEA）在《电力2025》¹和《工业低温热能电气化是否具有竞争力》²报告中指出，热储能与氢储能同为提供长周期灵活性的关键技术，是提升高比例可再生能源电力系统适应能力、推动工业与建筑脱碳的重要路径，并在余热回收、电网调峰及分布式热管理等场景中发挥关键作用。为此，针对不同温区热能需求开发高性能材料体系，是实现系统集成创新、提升能源利用效率、降低脱碳成本并推动可再生能源成为主力热源的核心基础。本文梳理了全球主要国家/地区储热储冷技术战略布局、主要技术分类及发展趋势，并提出启示建议。

01

全球主要国家/地区战略布局

（一）美国

美国储热储冷战略正从研发扶持向规模化商业部署加速演进，其核心是通过政策激励与市场机制双重驱动，将储热确立为构建低成本、高可靠清洁电网的关键支柱。

在战略规划层面，2021年7月，美国能源部（DOE）提出“长时储能攻关”计划³，目标是在未来十年内，将数百吉瓦的清洁能源引入电网，将储能时间超过10小时的系统成本降低90%。该计划将储热纳入多元技术路线中，涵盖熔融盐、相变材料、热化学储热、地质储热（GeoTES）等，并视其为实现2035年100%清洁电力目标的关键支撑。2022年5月，DOE宣布根据《两党基础设施法案》拨款，四年内共资助5.05亿美元，专门用于长时储能技术开发与示范，储热技术被列为重点支持方向之一⁴。该法案支持包括“阿拉斯加铁路带热泵储能项目”（POLAR）等在内的多个储热示范项目，推动跨季节与高寒地区储热技术落地。2024年7月，DOE发布意向通知，拟根据《两党基础设施法案》资助最多1亿美元，支持3~15个放电时长≥10小时的非锂长时储能试点工程，包括液流电池、压缩空气储能、重力储能、储热等在内的创新储能技术⁵。2025年美国《大而美法案》正式生效⁶，将储能投资税收抵免政策延长至2036年，明确储热储冷项目可享受最高达40%的投资税收抵免，为商业示范与规模化部署提供长期政策窗口。

在应用规模与技术示范方面，美国正从单一的光热发电配套，向多元电网服务与工业应用快速拓展。2024年，DOE发布的《实现低成本长期储能的承诺》报告⁷指出，全美已规划和在运的非抽水蓄能长时储能项目中，储热技术占比显著，其中熔融盐储热技术因在已投运光热电站（如新月沙丘、伊万帕）中的成熟应用，成为当前部署的主力。

（二）欧盟

欧盟的储热储冷战略以系统集成与供热脱碳为核心导向，正从鼓励性政策转向带有强制性目标的法规驱动，旨在构建一个高度一体化、可再生能源主导的区域能源系统。

欧盟的战略实施具有鲜明的法规与市场双轮驱动特征。在《欧洲绿色协议》和“REPowerEU”计划的框架下，2024年生效的《建筑能效指令（EPBD）》修订案要求，从2030年起所有新建建筑需实现零碳排放，并大力推动现有建筑改造，这为建筑集成储热储冷系统创造了巨大的强制性市场。

在项目资助方面，2024年以来欧盟多个项目聚焦季节性储热、高密度相变材料、地下热能存储等前沿方向，如USES4HEAT⁸、TREASURE、THUNDER、INTERSTORES等⁹，涵盖建筑、工业、数据中心等多元场景；而欧洲能源研究联盟（EERA）则通过储热联合研究计划（Joint Programme on Thermal Energy Storage）¹⁰，联合产学研资源，推进储热材料开发、系统集成与标准制定，目标是到2030年实现大规模商业化部署。

在应用规模上，欧盟凭借全球领先的区域供热网络，已成为大规模跨季节储热技术的领导者。根据欧洲供热与制冷协会（Euroheat & Power）2024年报告¹¹，欧盟范围内已投入运营的大型跨季节储热项目超过50个，总储热容量持续增长。

（三）日本

日本的储热储冷战略紧密围绕能效极限提升与分布式能源管理展开，其特点是以精细化标准引领市场，以技术创新应对资源约束，最终服务于全社会的深度脱碳与能源安全。

日本的战略实施依赖“国家目标-研发路线图-行业标准”协同体系。早在2018年日本颁布《第5期能源基本计划》¹²，提出了面向2030年及2050年的能源中长期发展战略，将储热列为实现2030 年温室气体减排26%、2050 年减排80%目标的关键技术之一，明确提出要发展低温与高温储热系统，以提升供热灵活性和峰谷调节能力。与此配套，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）发布《下一代热泵系统研发》路线图¹³，将显热储存、潜热储存、化学储能划分为2020—2030年的重点研发项目，目标在2030年实现小型高温储热与宽温域储热的商业化。行业组织如日本热泵与储热中心（HPTCJ）则致力于制定和推广储热储冷与热泵系统集成与技术标准，以规范市场、引导消费¹⁴。

在应用规模上，日本侧重于在商业建筑和分布式能源节点中大规模部署中小型储热储冷装置。根据日本冷冻空调工业协会（JRAIA）2024年统计数据显示¹⁵，冰蓄冷、水蓄热等系统在新建大型商业综合体中的渗透率已超过40%。

（四）中国

我国储热储冷战略体现为国家工程驱动与全产业链培育的规模化发展路径，核心目标是通过快速的技术迭代和成本下降，使其成为支撑新型电力系统与工业节能的基础设施。

我国战略推进呈现出“顶层规划-重大示范-产业政策”联动效应。继2022年《“十四五”新型储能发展实施方案》¹⁶中强调储热储冷与电化学储能、压缩空气储能等多元技术路线并重以来，2024年国家能源局进一步组织“熔盐储热辅助煤电灵活性改造”的试点项目，探索将传统煤电机组转变为深度调峰与备用电源的新模式。2025年工信部等八部门联合印发《新型储能制造业高质量发展行动方案》¹⁷，从制造端发力，明确要攻克高性能相变材料、高温熔盐泵等关键部件，提升国产化率与产业竞争力。

在应用规模上，我国已成为全球光热发电配套储热和清洁供暖储热最大的增量市场。国家能源局2026年2月发布数据显示，截至2025年12月，全国光热发电新增装机94万千瓦，同比增长203%，光热发电量16亿千瓦时，同比增长32%¹⁸。在北方清洁供暖领域，基于固体电蓄热、相变材料等技术的储热项目已推广至数百万户居民。全球主要国家/地区储热储冷典型应用案例如表1所示。

表1  全球主要国家/地区储热储冷典型应用案例

02

储热储冷技术分类及发展趋势

在全球战略共识与差异化路径的驱动下，储热储冷技术呈现出多元化的发展态势。典型储热技术主要可分为显热储热、潜热储热、热化学储热等，储冷技术与储热对应，同样分为显冷、潜冷和冷化学三类，以储热技术为例，各自适用于不同的场景并具有相应特点，总结如图1所示。

图1  典型储热储冷技术分类及特点

（一）显热储热技术

显热储热技术利用材料（如热水、熔盐、固体材料）的比热容和温度变化实现热量存储，过程中仅发生温度变化而无相变或化学反应，相对来说具有更低的成本及更高的技术成熟度。常见的储热介质包括液态（如水、导热油、熔盐、液态金属）和固态材料（如岩石、砂砾）。液态介质传热性能好但成本较高，固态介质则更适用于大规模应用。显热储热适用于技术成熟度要求高、成本敏感的短期储能场景（如小时至日周期），例如火电机组深度调峰、低品位市政供暖等领域¹⁹。

在火电机组深度调峰领域，典型技术包括热水罐和熔盐储热。热水罐和电极锅炉是最早应用于火电深度调峰的技术，已在多个电厂完成示范。该方式工艺简单、对原有系统改动小，但存在占地面积大等问题，同时储热温度较低导致释放热能难以满足高参数工业蒸汽需求，需与其他技术互补使用。熔盐储热技术通过高效储存和释放热能，显著提升机组的灵活性和调峰能力。典型应用的熔盐包括太阳盐（硝酸钠与氯化钠混合物）、HITEC盐（三元硝酸盐混合物）。在熔盐储热与火电机组耦合过程中，通过合理选择抽汽点和放热阶段抽取点，降低汽化潜热阶段的能量损失，提升往返效率。江苏国信靖江发电有限公司示范工程2022年12月投运，采用煤电机组耦合熔盐储热技术，最低发电负荷降至25%。宿州电厂2023年开工建设1110兆瓦时熔盐储热项目，用于深度调峰。河北龙山电厂2024年12月投运全国首套600兆瓦机组抽汽熔盐储能项目，调峰能力达400兆瓦时，机组爬坡能力提升1.5倍²⁰。

在利用固体材料储热方面，较为成熟的技术包括填充床与蓄热砖储热，这些技术自20世纪80年代起在欧美国家工程化应用，技术体系完善，尤其在低温太阳能和电锅炉领域。华电新疆发电有限公司在新疆昌吉地区建设安装的固体电蓄热机组可实现深度调峰60兆瓦的电负荷²¹。考虑到固体颗粒的来源广泛与成本低廉，具有良好高温热稳定性，并且与金属材料高度相容、无腐蚀性等特点，同时固体颗粒储热兼具放热稳定和储热温度高等优势，是极具潜力的安全可靠、长时大容量储热技术。

显热储热技术的主要局限性在于储能密度低且自放热问题突出，正朝着规模化、低成本方向发展，未来将重点解决储能密度低和热损问题，同时探索新型复合材料（如纳米流体）以提升性能。

（二）潜热储热技术（相变储热）

潜热储热技术利用相变材料在相变过程中吸收/释放热量，其储能密度高且温度近乎恒定。潜热储热技术可以进一步细分为以下类别²²²³：固-液相变储热，通过材料的熔化与凝固过程储存/释放热量，是最常见的技术类型，典型材料包括石蜡类、盐类（如硝酸钠）等；固-固相变储热，通过晶体结构的有序-无序转变实现储热，避免液态相变材料的泄漏风险，典型材料包括某些高分子聚合物和金属合金；液-气相变储热，利用物质在气液相变时的潜热进行储热，但因需高压或低温条件，实际应用较少。潜热储热技术适合需要较高储能密度和稳定温度输出的中期储能场景（如小时至周周期）。

在建筑节能领域，相变材料常与建筑材料混合使用（如墙体、地板）利用其相变潜热特性增强围护结构的热惯性，以实现被动式温控。在太阳能跨季节储热领域，潜热储热系统被用于大规模太阳能供热项目，例如区域供暖或工业供热。在工业余热回收领域，结合高温热泵技术，将工业废水中的低温余热转化为高温蒸汽，提升能源利用率。

当前潜热储热技术正处于从工程示范向商业化过渡阶段，但整体技术成熟度仍低于显热储热，存在热损失大和材料成本问题。未来需重点突破材料成本优化、热稳定性提升及规模化系统集成等问题。例如，开发复合相变材料以增强导热性，或结合人工智能优化系统控制策略²⁴。

（三）热化学储热技术

热化学储热技术通过化学反应（如分解/合成）储存热量，储能密度较高，可实现远距离能量传输。常用的热化学储热技术采用不同类别的化学反应体系：金属氢氧化物体系，利用氢氧化物加热分解与水化合时的热效应进行储能；碱土金属氧化物/碳酸盐体系，通过氧化物与二氧化碳的可逆反应或氢氧化物分解反应实现储能；金属氢化物体系利用金属与氢气的可逆反应（如Mg/H2体系）储存能量。热化学储热具备高储能密度、低热损失、灵活温区调控的特点。主要适用场景针对大规模跨季节储能需求（日月至月周期），尤其适用于中高温场景（573~1473开尔文）储能密度较高（可达显热储热的8~10倍），可实现常温无损存储，但工艺复杂、投资高²⁵²⁶。

目前热化学储热技术处于实验室研究阶段，尚未商业化，在工业余热回收、太阳能热发电昼夜连续供能、建筑供暖中的跨季节储能等场景下具备应用潜力，仍需解决反应效率、催化剂寿命等关键问题。前沿研究方向包括掺杂（如Li⁺、Na⁺）、结构调控（多孔载体复合）提升循环稳定性、开发大规模固定床/流化床反应器等，解决传热效率瓶颈，与光伏、风电耦合，构建“可再生能源+热化学储热”一体化系统等²⁷。

03

启示与建议

（一）聚焦前沿材料体系，抢占热化学与相变储热技术制高点

攻克热化学储热反应机理与材料创制，针对热化学储热“反应效率低、循环稳定性差”的痛点，发挥我院在化学、材料学的基础研究优势，重点布局金属氢化物、氧化物/碳酸盐及金属氢氧化物体系。利用高通量计算与AI辅助筛选，开发掺杂（如Li⁺、Na⁺）改性与多孔载体复合技术，解决反应动力学缓慢和催化剂寿命问题，力争在中高温（573~1473开尔文）热化学储热材料上实现突破。研发高性能宽温域相变储热材料，重点解决材料导热系数低、腐蚀性及过冷度问题，探索纳米流体增强导热及定形封装技术，构建覆盖低温（建筑供冷）至高温（工业蒸汽）的系列化相变材料库。

（二）布局关键核心装备研制，解决产业链“卡脖子”问题

开展极端环境储热关键部件研发，设立专项任务，重点攻克适用于超高温（>600℃）熔盐环境的大功率熔盐泵、长寿命高温阀门及高可靠性换热设备。解决材料在高温熔融盐中的腐蚀、蠕变及疲劳失效机理，提升核心部件的国产化率与可靠性。研制智能化监测与控制装备，结合人工智能技术，开发储热系统多物理场耦合仿真软件与智能控制系统。实现对储热系统状态的实时感知与精准预测，提升系统的运行效率与安全水平，支撑虚拟电厂等高级应用场景。

（三）建设国家级验证平台，加速“实验室-工程应用”转化

建设多温区储热技术实证基地，依托我院相关研究所，建设集材料测试、单机实验、系统集成于一体的开放验证平台。覆盖低温（冷储能）、中温（建筑供暖/工业热水）、高温（光热发电/工业蒸汽）全温区，提供中试验证与性能评估服务。支撑跨季节储能与工业脱碳示范工程建设，选取典型的工业园区或具备风光资源的区域，技术支撑“源网荷储”一体化示范项目。重点验证熔盐储热改造火电、大型地下水/洞穴跨季节储热、工业余热储热利用等技术的可行性与经济性，形成可复制的商业化推广模式。