科创中国

建筑节能相变储能材料是一种具有储能供能的复合材料，将热量以相变潜热的形式储存，实现热量在不同时间、空间之间的转换。利用这种材料构筑建筑墙体的围护结构，可以大大降低温室波动，提高舒适度，节省电力费用。随着人们对建筑节能问题的日益重视，对建筑节能相变储能材料种类、储能性能的深入研究及产品开发，具有非常广阔的前景和意义。

粉煤灰是发电厂和各种燃烧锅炉排放的一种固体废弃物，是工业废渣中产量最大的一种废渣，是包头乃至我国排放量最大的燃煤副产品之一，粉煤灰的排放量高达3亿吨，总的粉煤灰堆存量将达到30亿吨，目前国外粉煤灰的利用率分别为日本100%、法国75%、德国65%，而我国只有30-40%，对于未利用的粉煤灰，经测算每排放一吨粉煤灰至少需要10-15万元费用，这造成了资金和资源的浪费，还占用了大量土地，产生扬尘污染大气，堆放地也会因为淋滤作用污染地下水系，其灰浆排放到大江湖海，污染阻塞河道，直接影响水生物的生长，破坏生态环境。因此，综合利用和开发粉煤灰，，是实现我国环境保护和低碳经济的良策。

粉煤灰作为一种优质的活性掺和料，具有碳化性、胶凝性、体积稳定性、耐久性良好的特点。同时，粉煤灰颗粒有较高的孔隙率，一般达到60-70%，比表面积大，具有较强的吸附性能，其表面有一定的活性，可以作为相变材料的载体基质材料。

本项目为公司自主研发项目，项目采用熔融法将相变储能材料渗透到粉煤灰基材中，并制备了具有性能优异的墙体围护结构用相变储能材料，可以有效抑制屋内空气温度的波动，提高舒适性。公司通过研发、试生产已形成外墙壁用水泥砂浆、天花板、内装饰石膏板、建筑保温板等多种建筑材料。

专利情况：向国家知识产权局提交发明专利一项：粉煤灰纳米复合相变材料的制备；

规划可再生示范园区

I期规划产能在200万吨，粉煤灰利用量在50万吨/年左右，并在较短运输半径内大宗工业粉煤灰产出企业且目前当地无大型固废处理园区的区域建立可再生加工生产示范园区，并向周边300公里以内的包头市作为最终产品的销售市场。包头市拥有完善的铁路等低成本运输能力，使得产品运输半径可扩大至整个内蒙、华北和东北等地。

水泥砂浆、天花板、内装饰石膏板、建筑保温板等多种建筑材料预期实现年产值10亿元；轻质建筑材料：使用石膏板等轻质隔墙材料替代传统的水泥墙砖墙，能同时减少水泥、建筑砖烧制过程中的碳排放和运输过程中的排放与能耗，并降低了建筑耗能，有效实现碳交易配额的市场化流转。

一、合作背景

为全面贯彻习近平总书记关于北方地区清洁取暖工作的系列重要指示精神，坚决落实党中央、国务院以及各地政府的决策部署，并全面打赢蓝天保卫战，实现“碳达峰与碳中和”目标，北方各地城市自2017年开始根据国家各部委发布的《关于北方地区冬季清洁取暖项目的通知》精神，并结合各城市地区的经济社会和城市发展现状、资源禀赋条件和传统供暖习惯，陆续对原有供暖进行清洁能源改造，从而打造“低碳化、清洁化、高效化、多元化、智能化、长效化”六化同步的清洁取暖城市样板。

2017年中央政府明确京津冀京津冀大气污染传输通道城市“2+26”城市的清洁能源改造计划与要求。目的在于关闭原有污染严重的燃煤小锅炉，改为使用清洁能源取暖，以提高京津冀地区空气质量。北京市及周边城市已经逐步实现“煤炭产能全部退出”、“城六区全面禁燃”、“2 + 26城市推进实施煤改清洁能源方案”，以有效减少国内温室气体排放，贯彻落实环保理念。

2021年4月，国家四部委发布北京、包头等20个市入围2021年大气污染防治资金拟支持北方地区冬季清洁取暖项目名单。根据通知，中央财政将对纳入支持范围的城市给予清洁取暖改造定额奖励，连续支持3年，每年奖补标准为省会城市7亿元，一般地级市3亿元。支持改造内容包括：“煤改气”、“煤改电”，以及地热能、生物质能、太阳能、工业余热、清洁燃煤集中供暖（满足超低排放标准）等多种方式清洁取暖改造。

二、内蒙古蒙西地区未来清洁能源改造规模

2018年9月，内蒙古自治区发展和改革委员会、财政厅等九部门联合发布《关于印发〈内蒙古自治区冬季清洁取暖实施方案〉的通知》（内发改能源字〔2018〕1080号）的文件中描述：全自治区总采暖面积约10亿平方米：

l 城镇采暖面积约7.5亿平方米，其中：分散采暖面积约0.9亿平方米；集中采暖面积约6.6亿平方米。

l 农村采暖面积约2.5亿平方米，其中集中采暖面积约0.27亿平方米，其余均为分散采暖。供暖热源。

l 城镇热电联产集中供热占比达到51.5%，区域锅炉房供热占比43.6%，燃气供热占4.5%，热泵、电采暖等其他方式占比约0.4%。

文件中要求到2019年，全区清洁取暖率达到50%、2021年达到70%。热网系统失水率、综合热损失明显降低。区域目标则按照由城市到农村推进的总体思路，加快提高清洁取暖比重：

l 城市城区优先发展集中供暖，集中供暖暂时难以覆盖的，加快实施各类分散式清洁供暖。2019年清洁取暖率达到60%以上、2021年达到80%以上。

l 县城和城乡结合部构建以集中供暖为主、分散供暖为辅的基本格局。2019 年清洁取暖率达到50%以上、2021年达到70%以上。

l 农村地区优先利用地热、生物质、太阳能等多种清洁能源供 暖，有条件的发展天然气或电供暖，适当利用集中供暖延伸覆盖，2019年清洁取暖率达到20%以上、2021年达到40%以上。

2021年是“十四五”规划的开局之年，为贯彻落实中央关于北方冬季清洁取暖工作重要指示精神，进一步提高居民冬季取暖清洁化水平、促进大气环境质量持续改善，内蒙古自治区各级政府将继续推进各地因地制宜选择清洁取暖方式，合理降低清洁取暖成本，确保2021年实现全区域清洁取暖率70%的目标，2025年实现90%以上的目标。

内蒙古自治区蒙西地区部分城市十四五规划内清洁能源改造实施计划

1．包头市

按照“包头市2021年清洁取暖实施方案”中内容，到2023年，包头市市五区和外五旗县区需要完成90484户，742万平方米的综合整治任务，全市市县区清洁取暖率达到100%，农林牧区清洁取暖率达到75%以上。按以上标准要求进行初步测算，近三年来包头市清洁取暖项目总投资需50.33亿元，其中燃煤散烧整治项目计划改造投资11.92亿元，其中市财政7.39亿元，区财政3.66亿元。

其中包头市东河区2021年-2023年共计划综合整治27212户、223万平方米。

2．呼和浩特市

呼和浩特市目前热源侧清洁能源改造预测约有72.8万户，8109万平米的规模大小。综合包头市的改造规模预算，推算近五年呼和浩特市的清洁取暖项目总投资共129.74亿元，其中电代煤、气代煤的散户改造项目约有12万户，1419万平米，投资约22.7亿元。

3．鄂尔多斯市

2021年鄂尔多斯市全市清洁供暖率需达到70%。城市核心区优先发展集中供暖，城乡结合部及其它人口集中的地区构建以集中供暖为主、分散供暖为辅的基本格局，农村地区优先利用电供暖、地热、生物质、太阳能等多种清洁能源供暖，有条件的发展天然气供暖。

鄂尔多斯市冬季清洁供暖实施方案（2021-2023年）中要求采取以下方式推广电供暖：

一是各旗区要根据当地实际情况，结合散煤替代工作，优先在农村牧区住户相对分散的地区实施碳晶、发热电缆、电热膜等分散式电供暖替代燃煤采暖；

二是对燃气（热力）管网无法到达的城区、城乡结合部，实施储热式电锅炉、热泵等集中式电供暖；

三是鼓励具备电供暖改造条件的学校、商场、办公楼等热负荷不连续的公共建筑采用分散式电采暖及电储能供暖，进一步降低热力管网热负荷；

四是鼓励有条件的地区，充分利用我市风光资源优势，借鉴已有新能源供热项目，逐步扩大风电、光伏供热试点范围，提高新能源就地消纳能力。

根据以上政府要求并结合当地供电条件，冬季采暖期间可提供46万千瓦供电负荷，以满足约4.5-7.4万户供暖用电需求。因此按照平均供暖面积用电负荷要求，2023年前鄂尔多斯市需完成清洁取暖项目约5.95万户，总投资约7.84亿元的治理任务。

根据《内蒙古自治区冬季清洁取暖实施方案》中的规划前景，并结合蒙西地区各城市的清洁能源改造计划，预测十四五期间（2021年-2025年）内蒙古自治区蒙西地区清洁能源改造投资总计176.84亿元，涉及改造面积约为1.1亿平方米，从而最终满足2025年底前市城区清洁取暖率达到95%以上；农村地区达到75%以上的指标要求。保守估计，其中分布式电代煤、气代煤项目改造面积约为3357万平米，投资额约为53.7亿元。 

三、清洁能源产品技术路线应用前景

传统替代燃煤采暖形式包括地源热泵、空气源热泵、直接电供暖等多种环保产品技术，但由于自治区的冬季气候条件与特殊需求，其中水/地源热泵及空气源热泵技术产品在当地并不能大规模推广应用。

结合各城市地区发展现状与资源禀赋，直接电供暖是一项可供选择的供暖方式，包括石墨烯电热膜、电锅炉直供等多种技术手段。由于其产品可控性强、清洁无污、投资成本较少、便于长期稳定运行等优点被广泛使用，但鉴于产品运行成本很高，往往得不到居民百姓的认可。

2020年10月23日内蒙古自治区发改委日前发布了《关于进一步完善蒙西地区“煤改电”电价政策的通知》，通知中称，蒙西地区“煤改电”用户实行单独的峰谷分时电价政策，电采暖用电分表计量，单独计价。

Ø 峰时段10个小时（8:00-18:00） 0.465元/kWh

Ø 谷时段14个小时（18:00-次日8:00） 0.165元/kWh

在蒙西地区峰谷电价体系下，可充分利用蓄热装置与电采暖设备结合使用，谷电时段蓄热，峰电时段放热，不仅能够显著减少用户的供暖费用，同时也能够实现移峰填谷，协调区域新能源供求在时间和强度上的不平衡的政策要求。

与直接电供暖相比较，蓄热采暖模式可节省运行费用43%。

蓄热设备包括适应于分散式供热使用的蓄热式电暖器、固体蓄热式电锅炉、蓄热耦合式空气源热泵、蓄热耦合式太阳能采暖等多种形式，以及适用于集中式采暖使用的高温蓄热热水/蒸汽设备。

蓄热式电暖器：

固体蓄热电锅炉：

耦合式蓄热设备：

鉴于蓄热设备投资及运行上的优势，因此预计此类产品十四五期间蒙西地区清洁能源改造中势必得到广泛应用。

预测十四五期间分散式小型蓄热设备市场容量约在26.8亿元，集中式大型蓄热设备市场容量约在9.2亿元。市场规模巨大。

技术路线：

合理利用当地粉煤灰资源：粉煤灰是发电厂和各种燃烧锅炉排放的一种固体废弃物，是工业废渣中产量最大的一种废渣，是包头乃至我国排放量最大的燃煤副产品之一，粉煤灰的排放量高达3亿吨，总的粉煤灰堆存量将达到30亿吨，目前国外粉煤灰的利用率分别为日本100%、法国75%、德国65%，而我国只有30-40%，对于未利用的粉煤灰，经测算每排放一吨粉煤灰至少需要10-15万元费用，这造成了资金和资源的浪费，还占用了大量土地，产生扬尘污染大气，堆放地也会因为淋滤作用污染地下水系，其灰浆排放到大江湖海，污染阻塞河道，直接影响水生物的生长，破坏生态环境。因此，综合利用和开发粉煤灰，是实现我国环境保护和低碳经济的良策。

粉煤灰作为一种优质的活性掺和料，具有碳化性、胶凝性、体积稳定性、耐久性良好的特点。同时，粉煤灰颗粒有较高的孔隙率，一般达到60-70%，比表面积大，具有较强的吸附性能，其表面有一定的活性，可以作为蓄热核心材料的相变材料作为其载体基质材料。

项目采用熔融法将相变储能材料渗透到粉煤灰基材中，并制备多温度区间的相变储能材料，可进一步开发相应的相变储能设备，同时作为节能建筑材料使用，如：外墙壁用水泥砂浆、天花板、内装饰石膏板、建筑保温板等多种建筑材料

主要开发多种中高温高密度相变储能材料及其配套设备，中低温170℃储能设备可应用于电厂调峰项目，通过输送电厂过热蒸汽进入储热系统后首先进入过热储热模块，降为饱和蒸汽后进入相变储热模块。饱和蒸汽在相变储热模块内换热后形成冷凝水，冷凝水进入过冷储热模块，将冷凝水进一步降温为过冷水完成储热过程。取热过程为逆过程，过冷水经过三个模块后形成过热蒸汽。储热取热完成循环则实现热电厂调峰，可将热量通过管网输送到周边30公里内的居民区，降低居民集中供暖成本。

中温300℃可以研制小型户用式供暖设备，在中温段具备良好的储热能力，能实现稳定的热量输出，降低传统蓄热式电暖器的蓄热温度，避免安全隐患。

重点研制高温580℃相变合金，采用二元合金相变材料，潜热562KJ/KG，循环温度区间450-650℃，较高的储热温度实现电厂调峰的作用，同时回收的能量具有较高的热品位，可根据分时需求，以最佳经济性的方式转化为相应的能源形式（冷/热/蒸汽/电），是可替代热化学储能的解决方案，可用于开发冷热电一体化的区域能源站

专利情况：预计向国家知识产权局提交专利：粉煤灰纳米复合相变材料的制备；高温相变储能设备；相变储能多级联供系统等5项以上的专利。

四、合作目的与意义

为实现当前碳达峰、碳中和的伟大变革目标，贯彻执行高效发展绿色低碳能源体系建设，并进一步适应内蒙古自治区内清洁能源改造快速发展及整合社会资源需要，四方拟定建立合作关系。

合资方在内蒙古自治区当地成立合资公司，并建立合资工厂，生产小型蓄热设备和高温大型设备，以抢占自治区清洁能源市场新一轮发展周期带来的巨大市场机会。初步拟定合资公司与工厂在包头市东河区区域内成立。

合作各方充分发挥各优势，优势互补，提高竞争力，共同开拓当地市场。合作基本原则是自愿、共赢、互惠互利、相互促进、共同发展、保守秘密、相互协作。提高效率与共同发展是各方合作的目标和根本宗旨。

五、合作各方情况介绍

北京协合新源科技发展有限公司是协合新能源集团下属子公司北京协合运维公司成员。协合新能源集团有限公司（股票代码00182.HK），成立于2006年，是一家国际性的可再生能源发电集团，也是目前香港证券市场上唯一一家具有纵向集成一体化商业发展模式的清洁能源发电上市公司。

北京协合新源公司迄今已拥有多年蓄热产品的研发制造、以及能源站运行维护、资产托管和技术服务经验。公司依托自主研发蓄热产品，为综合能源利用、煤改电、火电灵活调峰以及清洁能源消纳提供冷热储存解决方案。同时，公司以“科学节能、技术节能”为理念，以“促进人与自然的和谐共存”为使命，致力于建筑综合能源服务领域，提供基于数据驱动的设备预警、智能诊断、维修决策、现场运维、技改优化、备件供应等一站式服务解决方案，为民用、工业建筑用能用户提供设备运营维护、技术咨询、项目设计及建设、节能诊断、节能改造、云托管等一体化管理与服务。