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能源互联网的关键技术瓶颈
尽管能源互联网的构想给了我们一个美好的愿景,但要真正实现能源的互联互通,尚需解决众多的技术难题。
(一)高效、低能耗能源采集和转换设备亟待突破
分布式可再生能源系统使得能源采集和生产小型化,并更贴近需求,其实现依赖于低能耗、高转换效率的可再生能源的采集和转换设备。现有设备和技术远不能满足要求。
一是太阳能的采集、转换为电能的效率仍较低。目前,在实验室研发的硅基太阳能电池中,单晶硅电池的最高转换效率为29%,即便采用太阳能电池堆叠技术,也仅实现41.1%的转换率。
二是小容量、低损耗的变压器、稳压器、逆变器等转换设备亟待开发。我国变压器的总损耗占发电量的10%左右,每年有近千亿度电浪费在升压降压转换中。在能源互联网时代,分布式能源系统的普及,尤其是安装在建筑物上的太阳能电池板输出电力均为低电压直流电,需要巨量小容量的转换设备支撑。现有技术条件的大量换转设备将消耗海量能源,这将完全蚕食掉分布式能源系统中微小能源采集单元生产的电力。
(二)能源互联传输所需的超导材料和技术突破尚没有时间表
发展新型输电材料——常温超导材料是能源互联网实现的关键。能源互联网的一个关键设想,就是充分利用太阳能和风能等可再生能源,使每栋建筑都成为一个微型发电厂,除供本建筑使用外,还可对主干网输出多余的电力。这个大胆的设想,需要有新的电力传输材料和技术加以支撑。采用常规材料和低电压传输方式,能源互联网中各个分散在生活或生产单元的发电单元的微小余电将在传输线路上损耗殆尽,根本无法上传到主干网,无法实现能源的回收,能源的互联便无从谈起。所以,要实现电力在低压传输过程中有效输送和回收,充分利用各分布式小功率能源采集和生产单元的余电并网,必须使用常温超导体。
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