当前，加快建设以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地，是推动新型电力系统建设和实现能源低碳转型战略目标的重要路径之一。中国绿发海西州多能互补集成优化国家示范工程，其总装机容量70万千瓦，包括20万千瓦光伏项目、40万千瓦风电项目、5万千瓦光热项目以及5万千瓦电化学储能项目。项目年发电量约12.63亿千瓦时，每年可节约标准煤约40.15万吨，是世界上首个集风光热储调荷于一体的多能互补科技创新项目。其中，电化学储能具有调节速度快、布置灵活、建设周期短、环境友好等独特优势，有助于解决可再生能源发电的不连续、不可控问题，保障电力系统持续稳定输出电能，从而更大程度上替代化石燃料发电。然而，热管理是保证电化学储能系统在沙戈荒大能源基地中持续安全运行的关键。过高的温度不仅会降低储能系统的效率，影响储能收益，导致温控系统能耗高，增加储能系统运行成本，还可能引发安全风险，甚至导致系统故障。
图1. 应用辐射制冷涂层的电化学储能集装箱
中国科学院兰州化学物理研究所资源化学与能源材料研究中心高祥虎研究员团队近年来围绕电站关键材料，专注于大型电化学储能电站的热管理技术研究。团队基于无源制冷概念，构建太阳-外太空-地球能源利用体系，通过精确调控涂层的太阳光反射光谱（反射率97.5%）和2.5-16 μm的中红外波段发射谱（发射率95.2%），开发的辐射制冷涂层不仅能反射太阳能辐射，还能增强与周围环境和整个大气窗口（8-13 m）之间的辐射传热，从而实现大型储能设备的有效降温和动态辐射热调控。同时，该涂层具有良好的耐磨、耐紫外老化、自清洁等性能。近期，在中国绿发鲁能新能源（集团）有限公司青海分公司大力支持下，该材料在格尔木光伏产业园的大规模电化学储能电站进行了示范应用。2024年8月18日至9月5日，在实际运行的储能集装箱进行了连续19天的性能测试。结果表明：在不同太阳辐照度下，应用该辐射制冷涂层的集装箱，其基材表面温度可降低约15℃-20℃，日均空调制冷耗电量降低约10%~15%。
图2. (a) 构建地球-太阳-外太空能源利用体系；(b) 辐射制冷涂层反射光谱；(c) 不同粒径光学材料对0.5μm入射光的散射系数和(d) 电场分布；(e) 2024年8月18日06:00-19日06:00，太阳辐照度及储能集装箱表面温度变化和(f) 空调制冷耗电量变化
本项目研究成果将辐射推广至河西走廊清洁能源基地、新疆清洁能源基地、黄河上游清洁能源基地、黄河几字湾清洁能源基地，为清洁电力外送及能源新质生产力发展提供技术支撑。
该工作得到了中国绿发鲁能新能源（集团）有限公司青海分公司和西安热工研究院的大力支持。