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《國家工業節能技術應用指南與案例（2022年版）》之八：

可再生能源高效利用節能提效技術

一、太陽能等可再生能源高效利用技術

（一）超薄柔性銅銦鎵硒太陽能電池一體化發電節能技術

1.技術適用范圍

適用于可再生能源領域一體化發電節能技術改造。

2.技術原理及工藝

采用30微米柔性不銹鋼箔基底，分別利用卷對卷磁控濺射、

三步共蒸發、化學水浴沉積等鍍膜技術和超薄柔性封裝技術制備

柔性襯底銅銦鎵硒薄膜電池組件，制程工藝穩定可靠。柔性銅銦

鎵硒太陽能電池作為發電建材，可與建筑物立面、頂面及光伏景

觀燈一體化結合，將太陽光轉化為廠區用電能。

3.技術指標

（1）整體發電效率比晶硅系統高15%以上；

（2）組件長時間耐候性：25年；

（3）每平方重量：≤3.3千克；厚度：≤3.5毫米。

4.技術功能特性

（1）可與建材及基礎設施、智慧傳感器整合，一體化成型，

適應范圍廣；

1

（2）通過城市家居分布式網絡化布置，實現分布式發電分

布式儲能；

（3）適合城市多塵多濕環境，高效穩定，壽命長。

5.應用案例

夢想小鎮分布式光伏共享系統項目，技術提供單位為浙江尚

越新能源開發有限公司。

（1）用戶用能情況：原屋面是由糧倉改建，北坡、東西向

坡度較大，傳統光伏組件無法應用。

（2）實施內容及周期：采用超薄柔性銅銦鎵硒（CIGS）太

陽能電池，總裝機容量1140千峰瓦，運用“安裝型”太陽能光伏

系統（BAPV）直鋪安裝方式。實施周期3個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，整體發電

比晶硅系統高15%以上，節約用電110萬千瓦時/年，折合節約標

準煤341噸/年，減排CO2945.4噸/年。投資回收期6年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到6%?？蓪崿F節約標準煤20

萬噸/年，減排CO255.5萬噸/年。

2

（二）真空集熱蓄熱型太陽能復合空氣能供熱技術

1.技術適用范圍

適用于可再生能源領域供熱供暖節能技術改造。

2.技術原理及工藝

真空集熱蓄熱型空氣源熱泵采用螺旋形真空集熱蓄熱輔助

升溫裝置，通過快速集熱、高效蓄熱，創新設計機組整體結構，

實現太陽能和空氣能兩種能源高效利用。真空集熱蓄熱型太陽能

復合空氣能供熱技術原理如圖1所示。

圖1真空集熱蓄熱型太陽能復合空氣能供熱技術原理圖

3.技術指標

（1）提高機組能效比：8%；

（2）提高機組制熱量：15%；

（3）供熱系統熱效率：2.9；

（4）機組名義制熱工況（-12℃）下性能系數：2.45。

3

4.技術功能特性

（1）零下30℃機組依然高效、穩定運行；

（2）機組具有高度智能化控制系統，可遠程監控，一鍵啟

動，全自動化運行，無需專人值守。

5.應用案例

山東綠源食品有限公司熱水工程示范項目，技術提供單位為

華春新能源有限公司。

（1）用戶用能情況：山東綠源食品有限公司集種養、屠宰、

熟食加工為一體，熱水需求量巨大，家禽屠宰車間需求40~82℃

熱水約170噸/天。

（2）實施內容及周期：設計安裝太陽能熱水系統、輔助能

源系統、余熱回收系統和供水管道系統。實施周期3個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，采用太陽

能集熱替代燃氣鍋爐提供中溫用熱，減少二氧化硫等污染物的污

染，太陽能系統節能量866054.8兆焦/年，折合節約標準煤506

噸/年，減排CO21403噸/年。投資回收期22個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到25%。可實現節約標準煤

11萬噸/年，減排CO230.5萬噸/年。

4

（三）太陽能異聚態熱利用系統

1.技術適用范圍

適用于可再生能源領域供熱節能技術改造。

2.技術原理及工藝

系統由聚熱板、循環主機、冷熱末端組成，聚熱板吸收太陽

能輻射能、風能、雨水能等自然能熱量，使板內工質相變，經循

環主機推動壓縮，轉換為高品能后進入冷凝器進行熱交換，從而

實現熱水、采暖、制冷、烘干等功能全天候供應。制冷為反向循

環。太陽能異聚態熱利用系統技術原理如圖2所示。

圖2太陽能異聚態熱利用系統技術原理圖

3.技術指標

（1）制熱年均能效比：5；綜合制熱能效比：>2；制冷能效

比：≥3.5；

5

（2）-30~45℃無電輔助加熱可正常運行；

（3）集熱板承壓能力：≥50千克/平方厘米。

4.技術功能特性

（1）可充分利用風能、太陽能等可再生能源，同時超低溫

運行技術保證系統在-30℃極寒天氣下可連續高效穩定供熱；

（2）系統能效比高，與電熱設備相比，全年平均節能率80%

以上。

5.應用案例

陜西榆林油田太陽能異聚態原油加熱項目，技術提供單位為

浙江柿子新能源科技有限公司。

（1）用戶用能情況：該油井兩臺抽油機產油液15噸/日，四

個儲油方罐，每個30立方米，罐中布置有換熱器，1#、2#用于加

熱沉降脫水，3#、4#用于儲存原油。改造前先后采取燃煤鍋爐和

電加熱棒加熱，加熱效率低。

（2）實施內容及周期：安裝太陽能異聚態熱利用油田專用

循環主機2臺并配置聚熱板32塊。循環主機與聚熱板由銅管連

接，內添加環保型冷媒，經過循環泵與500升緩沖水箱連接。實

施周期15天。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，與電熱設

備相比，全年平均節能率80%，項目節約標準煤270噸/年，減排

CO2748.6噸/年。投資回收期1年。

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6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到8%?？蓪崿F節約標準煤12

萬噸/年，減排CO233萬噸/年。

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二、儲能技術

（一）蓄能泵高效節能技術

1.技術適用范圍

適用于儲能領域電站蓄能泵節能技術改造。

2.技術原理及工藝

水力設計采用水泵水輪機優化設計經驗和計算流體動力學

分析技術，通過建立湍流粘度自適應湍流模型、葉輪出口非線性

環量分布新規律，為研制高效蓄能泵提供理論基礎；針對電站大

變幅水頭特點進行蓄能泵水力優化設計和模型試驗，根據模型制

造高效真機。水泵水輪機技術原理如圖3所示。

圖3水泵水輪機技術原理圖

3.技術指標

（1）蓄能泵最高效率：92%；

（2）壓力脈動：≤6%。

4.技術功能特性

采用轉輪和活動導葉聯合計算優化的方法，并針對壓力脈動、

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S”形安全余量、駝峰特性和空化特性進行多個轉輪、活動導

葉、固定導葉的研發，掌握特定目標性能參數與優化設計重點幾

何參數的相關性，最終根據比轉速選擇結果，保證水輪泵較高的

效率水平和穩定性指標。

5.應用案例

700米級350兆瓦蓄能泵機組關鍵技術與應用項目，技術提

供單位為東方電氣集團東方電機有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：根據項目要求建設4套超高水頭蓄

能泵及配套設備，提升抽蓄電站機組的安全運行水平。實施周期

3年。

（3）節能減排效果及投資回收期：建設完成后，原型蓄能

泵平均效率約82%，一年按3000小時抽水時間計算，每臺機組

可節約電量7500萬千瓦時/年，項目總計4臺機組，折合節約標

準煤9.3萬噸/年，減排CO225.78萬噸/年。投資回收期6年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到5%?？蓪崿F節約標準煤69

萬噸/年，減排CO2191萬噸/年。

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（二）高效能固體儲熱技術

1.技術適用范圍

適用于可再生能源領域供熱、儲熱節能技術改造。

2.技術原理及工藝

固體儲熱裝置串聯在太陽能集熱、電制熱、工業余熱、低品

位廢熱等熱源和換熱器之間，將富余熱能或不穩定熱能通過傳熱

工質傳遞給固體儲熱裝置存儲，并在需要時通過加熱傳熱工質對

外供熱，實現不同能源間耦合轉換、清潔能源連續利用供熱和發

電，提高清潔能源利用率。高效能固體儲熱技術原理如圖4所示。

圖4高效能固體儲熱技術原理圖

3.技術指標

（1）材料比熱容：1.1千焦/（千克·攝氏度）；

10

（2）導熱系數：1.55瓦/（米·開爾文）；

（3）耐壓強度：70兆帕；

（4）1000千瓦時級存儲效率：>93.6%；1000兆瓦時級存儲

效率：99%。

4.技術功能特性

（1）儲熱材料可利用系數高，在-50~500℃工作溫度區間內

始終保持良好的傳熱、儲熱性能，且可回收利用；

（2）材料始終為固體狀態，運行安全，無儲熱材料泄漏風

險；

（3）結合自動控制系統，自動化運行。

5.應用案例

多能互補微網系統綜合智慧能源服務項目，技術提供單位為

思安新能源股份有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：在供給端融合分布式屋頂光伏發電、

太陽能光熱集熱、風力發電，配合市電系統，配套磷酸鐵鋰電池

儲電、高效固體儲熱兩種方式，并配套智慧能源倉、微網管理系

統、智慧能源管理平臺。實施周期16個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：建設完成后，節約電量

138萬千瓦時/年，折合節約標準煤427.8噸/年，減排CO21186

噸/年。投資回收期7年。

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6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到5%?？蓪崿F節約標準煤10

萬噸/年，減排CO227.7萬噸/年。

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（三）基于超級電容的重力再生電能就地存儲再利用節能系統

1.技術適用范圍

適用于可再生能源領域工業變頻驅動設備節能技術改造。

2.技術原理及工藝

在傳統位能負載變頻驅動變頻器直流母線上并接超級電容

儲能模組，變頻器和超容模組間不經過DC/DC電壓、功率變換，

電機在發電狀態時，電機倒發電回饋電能到變頻器直流母線并接

的超級電容系統進行存儲；電機在電動狀態時，超級電容儲能系

統中存儲的電能通過變頻器向電機供能，由此完成重力再生電能

就地存儲再利用。技術原理如圖5所示。

3.技術指標

（1）在電梯系統應用中，綜合節電率20%~50%；在石油抽

油機系統應用中，綜合節電率15%~40%；

（2）系統設計壽命大于10年；

（3）不改變原有設備內部電氣結構、不參與原有設備控制

邏輯。

4.技術功能特性

（1）系統具有能量暫存功能，電網中斷時，可提供短時后

備動力電源支撐，降低電網電壓波動的影響，提升設備的可靠性；

（2）超級電容儲能單元采用模塊化設計，靈活配置，可滿

足不同電壓等級和容量需求。

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圖5技術原理圖

5.應用案例

大港某油田超容儲能型抽油機控制柜應用項目，技術提供單

位為力容新能源技術（天津）有限公司。

（1）用戶用能情況簡單說明：油田共9臺抽油機，型號為

14型，工作制度為沖程6米，沖次3次/分鐘，平均每臺抽油機

耗電量為240千瓦時/天。

（2）實施內容及周期：安裝9臺超容儲能型抽油機控制柜

替換原有工頻控制柜。實施周期40天。

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（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，通過控制

柜內變頻器與超容模組的配合，就地回收再利用抽油機工作過程

中的重力勢能，據統計，項目綜合節約電量23.7萬千瓦時/年，

折合節約標準煤73.3噸/年，減排CO2203.2噸/年。投資回收期2

年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到10%。可實現節約標準煤

12萬噸/年，減排CO233萬噸/年。

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（四）鈦酸鋰功率型高效儲能系統

1.技術適用范圍

適用于可再生能源領域高效能量轉化與儲存節能技術改造。

2.技術原理及工藝

通過將鈦酸鋰單體電芯進行串并聯得到大型電池組，配置電

池管理系統，提高電芯在運行過程一致性，實現每一個電芯在高

功率下高效利用，從而秒級響應負載功率需求或者電網調度功率

需求等，合理調節電網側調頻服務、無功補償、可再生能源并網

等。鈦酸鋰功率型高效儲能系統工藝流程如圖6所示。

圖6鈦酸鋰功率型高效儲能系統工藝流程圖

3.技術指標

（1）系統額定2.5倍功率下運行效率：≥85%；

（2）系統壽命：≥25年；

（3）鈦酸鋰專用BMS，支持充放電深度100%；

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（4）安全冗余設計：≥30%。

4.技術功能特性

（1）鈦酸鋰單體電芯可支持鋰離子在嚴酷環境下快速脫出

與嵌入，運行過程電池本體溫升低，產熱少；

（2）系統由電池系統、功率系統及輔助系統集成而成，設

有電芯、電池簇、電池堆、系統整體共四級保護。

5.應用案例

國家風光儲輸示范工程（一期）0.5兆瓦時鈦酸鋰儲能系統

示范項目，技術提供單位為格力鈦新能源股份有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目采用發電機組進行二次調頻響

應調度，改造前耗能13140兆瓦時/年。

（2）實施內容及周期：在原有發電機組的基礎上加入鈦酸

鋰功率型高效儲能系統產品。實施周期7個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，節能量為

18兆瓦時/天，經測算可知，綜合調頻性能指標提高41%，調頻

里程提高30%，綜合節約用電6570兆瓦時/年，折合節約標準煤

2036.7噸/年，減排CO25646.8噸/年。投資回收期2.4年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到8%。可實現節約標準煤85

萬噸/年，減排CO2235.7萬噸/年。

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（五）飛輪儲能技術

1.技術適用范圍

適用于微電網領域儲能應用節能技術改造。

2.技術原理及工藝

集高速永磁電機、電磁軸承、抽真空裝置于一體，電磁軸承

需根據機組運行工況進行設計，并在總體結構設計中充分考慮工

藝性、可靠性、維修性及安全性。飛輪儲能電源系統中電機在“充

電”時，作為電動機給飛輪加速，將電能轉換成機械能；在“放

電”時，作為發電機將機械能轉換成電能，給外部供電，從而實

現節能。飛輪儲能機組結構如圖7所示。

1.底板2.輔助軸承單元3.下徑向磁軸承定子

4.飛輪轉子5.軸向磁軸承定子6.上徑向磁軸承定子（含電機定子）

7.旋轉變壓器8.航插9.抽真空裝置

圖7飛輪儲能機組結構圖

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3.技術指標

（1）“短時功率型”飛輪電機效率：≥96%；飛輪儲能單機儲

能容量：≥10兆焦，能量效率：≥85%；

（2）“短時功率型”飛輪線速度：≥400米/秒；

（3）雙向變流器整流/逆變模式平均切換時間：≤0.5秒；

（4）動態真空度：≤10帕。

4.技術功能特性

（1）通過系統優化配置（混合飛輪儲能陣列）構成涵蓋毫

秒級至數分鐘級的多時間尺度儲能系統，突破源-網-儲協調優化

控制，可與其它長時慢響應的儲能方式相結合，滿足弱電網中高

比例新能源消納、微電網功率波動平抑等多應用場景需求；

（2）功率等級覆蓋廣，充放電過程可控，充放電時間覆蓋

毫秒級至幾十分鐘范圍，單機和多機使用靈活，能量轉換率高，

可靠性高，維護工作量小。

5.應用案例

青島地鐵3號線再生制動能量回收項目，技術提供單位為湘

潭電機股份有限公司。

（1）用戶用能情況：青島地鐵3號線列車在進站時主要通

過電阻耗能方式來解決列車制動能量的回收，將電能轉換為熱能

排掉，同時列車出站時需從電網上取電，對電網波動造成影響。

（2）實施內容及周期：采用飛輪儲能技術進行節能改造，

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安裝2臺CNZ-15MJ/1MW飛輪儲能機組，含變頻器、水冷裝置，

以及制動電阻箱。實施周期3個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，兩臺飛輪

在一個站點上平均節電量1288.7千瓦時/天，節約總電量47.0萬

千瓦時/年，折合節約標準煤145.8噸/年，減排CO2404.2噸/年。

投資回收期6.9年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到4%?？蓪崿F節約標準煤9

萬噸/年，減排CO225萬噸/年。

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（六）壓縮空氣儲能發電透平技術

1.技術適用范圍

適用于儲能領域壓縮空氣儲能節能技術改造。

2.技術原理及工藝

利用低谷電、棄風電、棄光電等對空氣進行壓縮，并將高壓

空氣密封在地下鹽穴、地下礦洞、過期油氣井或新建儲氣室中，

在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動透平機發電，摒棄燃料補燃，

實現電力系統削峰填谷，減少發電裝機及電網容量，提升電力系

統效率和經濟性。壓縮空氣儲能發電透平技術原理如圖8所示。

圖8壓縮空氣儲能發電透平技術原理圖

3.技術指標

（1）透平效率：>90%；

（2）主調門前溫度：320℃；再熱溫度：320℃；

（3）調門前壓強：118.7巴，機組排氣壓強：1.025巴。

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4.技術功能特性

（1）可將間斷、不穩定、不可控的可再生能源發電儲存，

再按照需求平穩、可控的釋放；

（2）可作為負荷平衡裝置及備用電源，有效解決分布式能

源系統負荷波動大、系統調節能力差、故障率高等問題，提高系

統的供電可靠性、穩定性。

5.應用案例

江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目，技術提供單

位為東方電氣集團東方汽輪機有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：建設1套60兆瓦×5小時非補燃壓縮

空氣儲能系統，壓縮空氣儲存在地下鹽腔內，鹽腔容積約22萬

立方米。實施周期2年。

（3）節能減排效果及投資回收期：實施完成后，發電時間

1660小時/年，可發電9960萬千瓦時/年，折合節約標準煤3萬噸

/年，減排CO28.3萬噸/年。投資回收期12年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到2%?？蓪崿F節約標準煤19

萬噸/年，減排CO225.8萬噸/年。

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（七）陶瓷復合相變儲熱技術

1.技術適用范圍

適用于可再生能源領域供熱節能技術改造。

2.技術原理及工藝

將低谷電、棄風電、棄光電、棄水電或工業余熱等利用效率

低的清潔能源轉化成熱能存儲在特制陶瓷儲熱材料中，在需要使

用熱能時，通過換熱器將儲存熱能以熱水、熱風、熱蒸汽、導熱

油、熱輻射等形式供給用戶。陶瓷復合相變儲熱技術原理如圖9

所示。

圖9陶瓷復合相變儲熱技術原理圖

3.技術指標

（1）儲熱密度：>600千焦/千克；

（2）導熱系數：>5瓦/（米·開爾文）；

（3）使用壽命：7500次；

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（4）循環衰減：<3%。

4.技術功能特性

（1）可實現安全高效的規?；瘍?，儲熱成本是電池的十

分之一，使用壽命可以達到30年；

（2）使用能源為晚上的低谷電以及棄風電、棄光電、棄水

電，電價相對較低，降低運行成本。

5.應用案例

懷來縣24萬平方米風力發電陶瓷儲熱供暖項目，技術提供

單位為國輝（武漢）智慧能源有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：將棄風電采用陶瓷儲熱技術轉化成

熱能儲存起來，給小區24小時供熱。實施周期60天。

（3）節能減排效果及投資回收期：建設完成后，整套設備

一年可以消納3000萬千瓦時的廢棄風電，折合節約標準煤9300

噸/年，減排CO225784噸/年。投資回收期4年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到1%。可實現節約標準煤10

萬噸/年，減排CO227.7萬噸/年。

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