热能储存：爱尔兰在可再生能源系统中的战略优势

爱尔兰的能源转型常被描述为风力涡轮机、电气化和互联互通系统。然而，在这一明显变革之下，隐藏着一个更为低调、更具战略性的机会——这可能决定欧洲可再生能源系统成功的方向。这个机会是热能储存（TES）——集成到区域供热（DH）网络中。

作者：约翰·奥谢，都柏林能源机构Codema高级能源系统分析师/热电负责人

发表于《Hot Cool》，第3期/2026年 |国际标准连续出版物号0904 9681 |

Codema的HeatNEWS研究由爱尔兰可持续能源管理局资助，显示TES不仅仅是供暖系统的辅助技术。它正逐渐成为以可变可再生能源为主导的电力系统中最具成本效益的脱碳推动力之一。

爱尔兰是一个岛国，互联网络有限，且拥有欧洲最高的风能渗透率之一。在此背景下，热存储被证明是关键的灵活性资源。当热能和电力共同规划时，TES远不止是一个热水箱。它成为战略基础设施。

爱尔兰：欧洲能源未来的一瞥

爱尔兰运营着一个相对较小、孤立的电力系统，与邻近市场的互联有限。同时，这里拥有较高比例的风能发电。风能目前占发电总额超过40%，未来十年这一比例还将进一步增加。这种高可再生能源渗透率与有限跨境平衡的结合，带来了结构性对灵活性的需求。

在风大时，电价下降，碳强度显著下降。在低风力时期，价格上涨，碳强度增加。管理这些波动，同时避免过度建设电网基础设施或过度依赖化石燃料备份，是能源转型的核心挑战。这正是热能储存发挥作用的地方。

配备TES的区域供热系统可以将电力需求从高碳高价时期转移到低碳低价期。与许多其他负载不同，热需求与储能结合时可以与实时发电解耦。换句话说，当电力系统需要热量时可以产生热能，也可以在人们需要热量时提供热量。

成本与空间优势：TES与电池

储能讨论常常以锂离子电池为主导。虽然电池在短时平衡中扮演重要角色，但Codema的分析表明，在热能储存方面，热系统在成本、资源效率和空间占地方面具有显著优势。

大型储罐热能储存（TTES）的成本通常约为电池储能系统（BESS）的1%，使其成本优势约为100倍。我们在空间效率方面也看到类似的模式。根据HeatNEWS的分析，电池系统通常需要每兆瓦时35–45平方米，而大型储罐储能只需每兆瓦时2–7平方米。对于城市区域供热系统来说，土地可用性至关重要，这一差异具有变革性。

图1：大型储罐热能储存（TTES）、坑储能（PTES）和电池储能系统（BESS）的成本与土地利用比较——200MWh装置，来源：Codema

从材料角度看，这种对比更加鲜明。Codema的资源效率比较显示，电池系统每兆瓦时储能约需9吨材料，而基于储罐的TES约需3吨，因为TES的大部分质量仅为水。

电池高度依赖锂、铜、铝和石墨等金属和关键矿物，这些都存在供应链和可持续性风险。相比之下，热储能依赖水和钢铁——这些材料丰富且可回收且寿命长。

这并不是说电池是不必要的。相反，它强调了就与供暖系统配套的大批量、长时间储存而言，TES是更节省资源的解决方案。

通过识别季节性变化，释放更大的二氧化碳节约

仅靠电气化并不自动实现减排。用电的时间点很重要。
爱尔兰的碳强度会根据风力可用性而变化，无论是季节性还是每日变化。冬季——与供暖需求高峰期相吻合——也是风力发电量较大的时期。这创造了独特的协同效应;当风力输出高时，电力既便宜又更清洁。

Codema的分析显示，当区域供热与热储能结合时，其二氧化碳排放可比全年稳定的负载电气化高出21%。

图2：季节性电网碳强度与热需求

网格服务：TES作为系统资产

TES的价值不仅限于排放和成本节约。它还为电网带来了可衡量的益处。

爱尔兰的气候行动计划设定了雄心勃勃的灵活性目标。HeatNEWS模型显示，TES支持的区域供热可满足爱尔兰2030年灵活需求目标的约76%。这是一个了不起的发现。

TES可以提供：

• 峰值需求减少

• 可再生能源截止吸收

• 拥堵管理

• 负载转移

• 辅助服务参与（频率响应等）

最引人注目的建模结果之一？在无储能的情况下电气化热能可使峰值用电需求增加30%以上，而电气化结合TES则限制这一增长约为12%至13%。这一差额大约代表1吉瓦的峰值需求避免——相当于推迟大型电厂或大型网络加固的需求。编译 陈讲运

通过吸收可能被限制的多余风力发电，TES减少了可再生能源的浪费，提高了系统效率。在受限区域，它能减少昂贵的电网升级需求。热储有效地将区域供热网络转变为分布式、可调度的能量缓冲区。

图3：带TES和未使用TES的全国峰值用电差异

案例研究：向欧洲学习

HeatNEWS案例研究报告涵盖了广泛的热储存项目，从家庭和企业中的小型热水箱到大型地下和区域供热储热系统。

它还包括工业用的沙子、砖块和岩石基热储存、相变材料和热化学储存等新型选项。这些项目表明TES并非理论性质。该系统具备商业部署能力，并已在欧洲范围内改变供暖系统。

除了存储介质的差异外，还值得注意的是规模对TES性能的影响。下图展示了大型TES中热损失显著降低，主要得益于体积与表面积比更高的差异。研究还表明，家庭热储存通常仅限于负载转移，用于DHW。

图4：区域和家庭TES系统的典型热损失和热需求通达情况

资源效率与战略自主性

在日益关注供应链和关键矿产的世界中，TES的资源效率变得具有战略意义。

大规模水基储存主要由水组成——其质量高达94%，钢材占比例较小。随着罐体容量增大，单位储存的材料强度因表面积与体积效率的降低而进一步降低。相比之下，电池系统在材料需求方面几乎呈线性扩展。

从政策角度看，这意味着TES提供了：

• 降低对全球商品价格波动的暴露

• 降低关键矿物依赖

• 资产寿命长

• 高回收率

在欧洲战略自主的背景下，热能储存增强了韧性。

图5：大型储能（5MWh尺度下的TTES和BESS）资源效率比较，来源：Codema

市场障碍与政策机遇

尽管TES有明显优势，但在电力市场设计中常被低估。
平衡市场、容量市场和拥堵机制通常围绕电池响应特性构建。热储能虽然能够提供大宗、长期的灵活性，但未必总是能完全符合现有产品定义。

Codema的政策与市场路线图指出了若干障碍：

• 热存储作为灵活性资产缺乏正式认可

• 惩罚带电供暖的资费结构

• 有限度采购非线材替代品

• 新灵活提供商的管理复杂性

解决这些障碍有望以低于替代灵活性投资的成本释放显著的系统价值。

热电规划

也许这项研究最重要的见解是概念性的，而非技术性的。当电力和供暖分别规划时，储能被视为附加技术。当两者共同规划时，储能成为中央基础设施。

配备TES的区域供热网络：

• 减轻电力系统的压力

• 增强可再生能源的整合

• 提供更便宜的热量

• 提升能源安全

• 降低材料强度

在爱尔兰的岛屿能源系统中，这种整合并非可有可无。这是必不可少的。此外，随着可再生能源渗透率的提升，爱尔兰今天发生的事情将在明天欧洲各地越来越多地发生。

图6：集成热电系统示意图

能源转型的战略资产

热能储存可能缺乏电池工厂或海上风电场的光鲜亮丽，但其战略价值深远。Codema的研究显示，TES：

• 以电池储能系统成本的一小部分提供储能

• 关键原材料使用量显著减少

• 将峰值用电需求减少最多1吉瓦

• 可满足爱尔兰约76%的灵活性目标

• 当智能地与季节性碳强度对齐时，可实现21%的二氧化碳节约

在一个互联有限且电力系统快速脱碳的岛国，这不是边际价值。它是定义整个系统的价值。

爱尔兰为欧洲提供了可再生能源未来的一瞥——在那里，灵活性是脱碳的核心货币。在那个未来，热能储存不仅仅是一种供暖技术。它是关键的基础设施。

扫码或加微583769685索取报告全文

免责声明：本公众号文章多来源于公开媒体内容，整理、翻译、编辑而成，仅供读者参考。文中的观点和内容不具有任何指导作用，对读者不构成任何项目建议或承诺！如果本文不慎侵犯您的权益，请加微583769685联系，将及时处理。

1、

2、

3、