登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
“从学术来讲,中低温太阳能热化学燃料转化与发电,这是一个相对比较全新的领域,我们建立了太阳能跟化石燃料之间多能互补的一些基本的理论和方法,探索太阳能互补制氢或者制合成气的关系,多元互补的理论,研制了太阳能转化成燃料的一些装置和方法,进行了一些系统的集成工作,为太阳能和多能互补的分布能源系统提供了新的利用途径。”
——中国科学院工程热物理研究所研究员 刘启斌
8月7日,由华北电力大学、中国可再生能源学会主办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会”在北京召开,会议为大力推广风能、太阳能、储能创新技术,推动风光互补、太阳能+储能、风光储技术以及智能微电网、能源互联网技术在综合能源服务领域的应用;搭建风能、太阳能与储能产业科学技术、创新应用的交流与合作平台,推进风电、太阳能发电无补贴平价上网项目技术发展,推动储能技术进步和创新。
主旨报告环节,中国科学院工程热物理研究所研究员刘启斌作“中低温太阳能热化学燃料转化与发电系统研究”报告。
中国科学院工程热物理研究所研究员 刘启斌
我看很多来自企业界的朋友,今天我给大家讲太阳能热利用另外一个比较重要的方向,咱们国际能源署把太阳能热利用分成太阳能热发电,还有太阳能转化成燃料,就是直接把太阳能通过热化学反应形式转化成燃料,某种意义上也是一种太阳能储能。
这里面解释一下,报告题目叫“中低温太阳能热化学燃料转化与发电系统研究”,这里面“中低温”在太阳能热利用里面通常中低温比较低,在热发电里面通过温度比较高,这里面的中低温就是340度左右,我把我们的工作给大家汇报分享一下。
报告分三个部分内容,介绍一下整个太阳能热利用研究的背景,然后太阳能热利用转换的机理、方面、应用示范的进展给大家分享一下。
前面讲了光伏、太阳能发电,因为我们是做能源转化的,很多是做的热物理方面的工作,这里面主要涉及的是太阳能热利用的工作。太阳能热利用我们知道最常见的就是太阳能热水,我们国家世界上太阳能热利用装机面积最大的国家,每年节约标准煤大概1.1亿吨,但是在我们整个国家的能源结构里面,现在是47亿吨标煤里面占的比重非常低,因此需要发展大规模的太阳能热利用技术。目前太阳能热发电是主要的利用形式,主要是装机容量达到了9603兆瓦,咱们国家也有很多正在筹建的机组,在青海、内蒙等中国西北部一些在建或者已经运行的。
目前我们从太阳能独立热发电系统来讲,因为是低密能源,太阳能密度,对于电来讲1000瓦可能需要4—8平米的聚光面积,1千瓦装机可能需要大概10—15平米,目前投资、发电成本都比较高,需要技术等等方面甚至刚才徐教授讲的储热、热力循环系统方面都需要很多技术,现在国家一些研发计划等等都有很多技术需要来做。
国家能源署,这是刚才作为太阳能的发展,还可以和我们化石传统的能源结合,作为一个近中期太阳能发展的技术路径,如果国家能源署预测2030年或者2040年能在5美分到7美分,短期内想实现这个目标还是比较困难的,因此跟近中期,跟一些化石能源做互补,来降低它的成本。
刚才我们介绍了太阳能直接变成动力,今天介绍太阳能通过热化学利用变成热力燃料,比如水或者天然气、煤,他们如果分解等等各种反应需要热量,我们把聚光的太阳能把水氢氧打破,变成氢气和氧气,变成氢燃料,再进行动力运用或者作为交通运输的燃料,这种利用方式就是太阳能热化学利用,也是太阳能热化学储能的一种形式。
国际上目前研究的方向主要有一些水分解,比如说水直接分解,大概通过2千摄氏度的高温,因此各国学者为了降低这个温度研究了各种循环,目前可以达到800摄氏度,但是目前的效率也就是在6%左右,还有很多很多牵扯动力的问题、牵扯一些热化学反应催化剂等各种问题,有一些技术问题也都亟待解决,也就是世界各国著名的研究机构开展研究,从学术角度是一个学术前沿。
目前由于操作难度比较高,很多技术问题目前为止没有解决,因此我们课题组提出把温度降低作为化石燃料互补的工作,并且给大家介绍相关的工作。我们通过这种太阳能,和这种清洁燃料进行互补,变成氢气进行小规模的兆瓦级的利用。以下就是把我们在理论、方法、系统集成、实践验证、工程示范方面给大家简要的分析。
我们的现在思路是,大家知道不同能源,我们的天然气、氢气、合成气或者金属燃料,比如镍、钠镁,是不同的燃料,有不同的能量体制,比如我们的热量有500摄氏度、800摄氏度、300摄氏度,不同的温度有不同的能量品质,对化石能源有不同的能量品质,对我们太阳能来讲,不同的聚光,根据我们折射等各种不同的聚光也有不同的品质,我们就想通过源头,减少源头之间的互补,减少互补过程中不可逆的从源头来出发研究太阳能和化学能是如何互补的。
太阳能热发电的基本规律,太阳能集热气随着集热温度集热效率是降低的,而我们作为动力循环来讲,随着集热温度循环越高动力效率是在提高的,而对于太阳能热发电来讲是受到及热效率和动力效率两个双重效率的制约,因此对于某一个聚光比条件下是有一个最佳的运行的操作温度的,并不是说这个温度越高越好。但是目前这种热效率不能满足多能源互补之间发电效率,满足不了这个理论。我们在太阳能热化学互补机理方面开展了一些工作,我们从能量品质的一些概念,从太阳能燃料的转化到卡诺循环效率,建立了一些基本关系,认知了太阳能和燃料之间品质作用的相互关系,得到一些比较好的指导规律。对于不同的太阳能的聚光,对于低聚光比或者高聚光比需要跟不同的化学燃料进行互补、如何互补,我们提出了一些理论。
在上述理论研究的基础上我们也做了一些方法或者技术的研发,我们知道我们白天有太阳能,晚上一般风能比较大,我们经常说风光互补,这种互补就是在时间轴上实现前天候的能源供应,我们称为叫能量互补。我们对于多能源互补来讲,不但要追求之间在时间轴上的能量互补,还要更多的追求在能量之间,通过不同品位的耦合减少能量互补之间的部分损失,提高能源最大的利用效率,我们提出的另外一个概念,就是能源互补使得减少化石燃料在转化过程中的不可逆损失,从而把太阳能提升到化石燃料的品质上去,实现整个太阳能的提质增效。这个里面不是传统的一般的太阳能,里面是化学反应,跟传统的利用方式有所不同。我们很早就开发了平台,下面介绍一下。
里面不是传统的水、导热油或者熔盐,这里面把清洁的液体燃料通过聚光的太阳能照射到反应器上迅速的反应,把太阳能通过反应的形式变成氢气或者其他。
我们研发了一些设备来测聚光太阳能多吸收反应这样一些能量或者光学效率,来评估设备,为设备的研发来提供一些依据,也做了一些我们相关的实验或者研究。首先,因为刚才说光热转换,首先光要变成热,做一些基础的研究,也开发了相关的槽式太阳能模拟的平台。因为太阳能转化成燃料,中间太阳能吸收/反应器是作为最关键的核心技术也是核心设备,对一些运行参数和一些关键参数优化选择进行数值或者实验方面的工作。
因为刚才光反应,这里面首先有几个过程,首先光要变成热,热要化学反应,化学反应里面牵扯到流动、反而、化学反应的耦合,如何把这个反应运行得更好、设计的更好非常重要,我们在这方面开展了一些基础的工作核试验的工作。这里面一些结合给大家展示一下,大家感兴趣可以看一下。我们也通过一些大数据方法或者算法,减少整个系统的实验成本。
在上述基于理论和方法的基础上,我们把系统机理方法进行了应用技术的研发,通常的研究比如燃煤电厂或者天然气循环,都是在卡诺循环效应以下工作,我们这个工作就是想把太阳能跟燃料化学能之间的结合,来减少燃料化学能的损失,跳出了传统热力循环的研究范围,在这方面开展一些工作。
我们刚才讲完以后,我们把太阳能和化石燃料进行互补,最成变成氢气,后面就可以用我们传统的动力循环,比如内燃机或者最后变成氢,变成燃料电池进行发电,或者进行冷热电的多联供,或者化学燃料跟冷热电之间的多能源输入、多能源产品的输出,这种规模跟产品大的电厂还是不太一样的,这种比较适合兆瓦级的小规模的分布式能源系统,提高整个太阳能跟燃料之间利用的效率,并且能够实现多能源产品的能源供应。
从2005年到现在,从一些装置到样机到200千瓦、100千瓦的热发电系统,开展了一些机理、方法、技术的研发,目前我们在张家口冬奥会的可再生能源示范区做了5兆瓦级的示范。以下给大家简单的介绍一下。
整个系统的概念,向我们的用户提供多能源产品输入,实现整个能源能量的综合梯次利用,从燃料变成二氧化碳和氢的合成,主要通过这个进行发电,能节约燃料,实现低碳、稳定的运行。
这是系统的概念图,首先把太阳能转化成燃料,通过这个进行发电,底下余热利用,我们看到450度进行制冷,一般在150度—170度之间,450度直接来进行制冷,首先从技术上来说能量没有实现梯级利用,科学来讲是不太科学的,这个方面我们也做了一些工作,怎么能把450度左右的热量到180度之间这个温度差怎么把热量利用好,我们提出了,刚才通过热化学方法,我们可以通过余热进行化学反应。刚才我们用太阳能作为热源变成化学能,这里面可以用动力的遇热变成化学能,用完以后把动力的余热再进行制冷,然后实现能源的梯级利用。
这里面进行了一些系统集成。作为太阳能来讲,最大的一个损失就是光学损失,槽式太阳能的光学损失整个光学效率100个能量的话,20个化学损失掉了,特别是今天由于太阳能的问题整个太阳能的集热效率可能就是40%到60%之间就是50%左右,对于大规模槽式太阳能发电厂二维跟踪是不太现实的,而对于我们这种分布式能源,一个兆瓦级的多能源互补系统,也就是需要六七百的集热面积,这里面我们就开展了一些把槽式变成二维跟踪,来提高能源效率的工作,也达到一个比较好的效率,这是我们在廊坊开发的一个台子,我们通过转换实现的一个数据。
这个里面作为我们槽式的,里面不光是吸收器,同时还是化学反应器,是一个二维旋转的集热。
在此基础上我们又开发了一个张家口冬奥会可再生能源示范区建设了500千瓦到兆瓦级的太阳能电、冷、热的示范系统,现在正在进行施工建设,预计到今年年底实现整个系统的运行。
为了使示范工程建设顺利,我们研发了百千瓦的燃料发热系统,系统主要包括几个部分,一个是把太阳能转化成化学燃料,另外就是动力发电,因为这里面氢含量比较高,氢含量大概在65%左右,传统燃气轮内燃机,因为清洁燃料速度特别快,容易产生爆震,所以这里面也做了一些工作,把内燃机开发成适合富氢燃料的工作,富氢燃料动力技术、化学吸收技术、调控技术等都用到整个系统里面去,我们来进行技术开发。
这是在我们的实验基地,这是实验基地的鸟瞰图,这是一个槽式热化学反应的单元,这里面跟传统的太阳能热发电是不同的,传统的热发电采用的是5.7米的,我们这个设计的是250度—300度左右的温度,我们采用3米的开口进行重新研发。
这是一个储气的单元,把气体储存然后进行发电。
这是动力系统,我们把整个系统进行一些调整,也得到了一些比较好的实验结果,为我们的工程示范业提供了一定的基础,使示范变成可行。
小结一下,从学术来讲,这是一个相对比较全新的领域,我们建立了太阳能跟化石燃料之间多能互补的一些基本的理论和方法,探索太阳能互补制氢或者制合成气的关系,多元互补的理论,研制了太阳能转化成燃料的一些装置和方法,进行了一些系统的集成工作,为太阳能和多能互补的分布能源系统提供了新的利用途径。
我的发言就是这些。谢谢大家!
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
4月22日,从IEC(国际电工委员会)相关工作组秘书处获悉,国网天津电科院技术人员丁一成功当选IECTC8/SC8B第8工作组——“Decentralizedmultipleenergysystems(分散式多能系统)”召集人,这是电科院员工首次当选IEC工作组召集人,实现了电科院在国际标准领域的新突破。据悉,IECTC8/SC8B第8工作组成
投资是拉动经济增长的“三驾马车”之一。今年以来,一大批清洁能源工程项目建设有力推进,为端牢能源饭碗、加快绿色转型提供坚实支撑,也为有效需求提供供给,支撑经济持续回升向好。国家统计局数据显示,今年一季度,全国固定资产投资(不含农户)100042亿元,同比增长4.5%,比上年全年加快1.5个百分
农历正月十五刚过,春寒料峭,沿着福建漳州古雷开发区霞美镇海岸线驱车,堤岸一侧是由方形塘池组成的海产养殖基地,一侧是成片的滩涂,绵延10多公里海岸线。漳州霞美镇牡蛎养殖历史悠久,是全国牡蛎产业集散中心,村里的养殖户正忙着清点收成。而另一侧,沉寂多年的滩涂也将迎来新的变化。2023年11月,
4月10日,四川“十五五”构建水风光氢天然气等多能互补新型能源体系研究课题比选结果公示。根据公示,按照综合评分法,确定国家电投集团西南能源研究院有限公司为本项目中选研究单位。比选排名:1.国家电投集团西南能源研究院有限公司得分:90.0分2.重庆理工大学得分:69.7分3.四川天斯特电力设计咨询
4月7日,中国华电党组书记、董事长江毅,党组副书记、董事、总经理叶向东在集团总部与国家电网公司董事长、党组书记张智刚举行会谈。双方围绕深入学习贯彻习近平总书记重要讲话和重要指示批示精神,落实全国两会部署,保障国家能源安全稳定,推进绿色低碳转型,因地制宜发展新质生产力,加快构建新型电
4月1日,国家发展改革委国家能源局农业农村部关于组织开展“千乡万村驭风行动”的通知,通知指出,鼓励依法通过土地使用权入股等方式共享“千乡万村驭风行动”风电项目收益,探索乡村能源合作新模式。鼓励风电与分布式光伏等其他清洁能源形成乡村多能互补综合能源系统,对实施效果显著的项目,适时纳入
记者19日从国家太阳能光热产业技术创新战略联盟获悉,由中国电建西北院牵头EPC总承包的全球在建单机最大的塔式光热发电项目——中广核新能源青海德令哈光储热一体化200万千瓦(光热20万千瓦)项目日前正式开工,标志着国内储能配比率最高的光热储多能互补项目正式开工,这也是全球最大单机容量塔式光热发
3月4日,南方五省区(广东、广西、云南、贵州、海南)新能源单日发电量创历史新高,达到10.4亿千瓦时,占当天区域内总发电量的25.7%。其中,风电发电量为7.1亿千瓦时,光伏发电量为2.6亿千瓦时,生物质发电量为0.7亿千瓦时。据南方电网相关负责人介绍,2023年以来,南方区域新能源装机加速推进,新增新
3月7日,山西省芮城县人民政府办公室发布关于2024年《政府工作报告》重点工作任务分解的通知。文件指出,在继续做大光伏、风电体量的同时,强化储能调峰设施配套,兼顾煤炭清洁高效利用,全力构建“风光水火储”多能互补综合能源供给体系。加快投资28.3亿元的3个大基地项目进度,确保6月底前实现全容量
北极星氢能网获悉,2月28日,国华投资河北分公司赤城风氢储多能互补示范项目成功并网,为“两会”保供新增绿色动力。国华投资河北分公司成立于2011年5月24日,负责开发和运营国华投资在冀新能源业务。截至目前,公司主营业务范围涉及河北省石家庄、张家口、沧州、衡水、承德、秦皇岛、唐山、廊坊八个地
2月26日,中国华能集团有限公司党组书记、董事长温枢刚在2024年新能源项目建设推进会上宣布,总规模近3400万千瓦的新能源项目集中开工、复工。公司总经理、党组副书记邓建玲在推进会上讲话。会议由公司党组成员、副总经理樊启祥主持,公司领导张文峰、王益华、王文宗、王利民、李向良等出席。华能此次
北京市政府参事、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2024中关村论坛年会期间表示,新能源的协同协调发展和互动式发展将是下一阶段中国新型能源体系发展的主基调。在28日国务院参事室主办的2024中关村论坛平行论坛——“创新驱动助力绿色发展论坛”上,欧阳明高表示,中国迎来新能源发展革命的爆发
北极星储能网讯,4月30日,华润电力发布《华润仙桃石岭储能电站16MW/32MWh扩建EPC总承包工程中标候选人公示》。第一中标候选人:许继电气股份有限公司,投标价格:20800000.00元,约为1.538元/Wh。(保留小数点后三位)第二中标候选人:中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司,投标价格:23887019.
近日,河北省发改委发布2023年河北省发展和改革委员会生态环境保护工作情况,其中提到,实施第三监管周期河北省级电网输配电价调整,逐步实现一般工商业与大工业电价同价。完善钢铁超低排放差别化电价政策,明确实施范围和加价标准。同时,开展风电光伏攻坚行动,实施抽水蓄能项目,推动氢能产业发展,
北极星储能网获悉,据中联宁波消息,近日,宁波院联合公司第三工业工程设计研究院承接了奥克斯集团投资建设的年产1.6万套新能源光风箱变及4.5GW储能设备生产项目设计。该项目位于浙江宁波前湾新区十二塘区域,总用地面积约270亩,总建筑面积约34.4万平米,建成后将用于新能源箱式变电站及储能系统设备
北极星储能网获悉,4月27日,广东华鳌合金材料有限公司10MWh工商侧储能电站项目在广东省鹤山市华鳌厂区举行了开工仪式。、此项目由由华夏新能投资、先控捷联电气股份有限公司承建,预计7月底前完成并网。该项目的工商业储能系统由46台100KW215KWh的储能一体柜以及高压一次、二次系统组合而成。这套系统
北极星储能网获悉,据恒安储能消息,2024年4月29日,江苏恒安储能科技有限公司(简称“恒安储能”)与辽宁省朝阳市北票经济技术开发区正式签订合作协议,宣布将在辽宁省朝阳市北票经开区共同建设一座年产10GWh的锌溴液流储能电池生产基地,一期计划建成投产2GWh。恒安储能与北票市人民政府、朝阳北票经
工业园区是工业经济发展的重要载体。为促进广东云浮工业园区高质量发展,《云浮市工业园区高质量发展促进条例》将于今年5月1日施行。云浮市人民政府副市长梁东海4月29日表示,该《条例》是广东首部专门规范工业园区建设发展的地方性法规,将为工业园区发展加强法治保障。《云浮市工业园区高质量发展促
北极星储能网讯,4月29日,广东省能源局发布关于科翔8GWH钠离子储能电池及相关产品项目节能报告的审查意见。根据公告显示,科翔8GWH钠离子储能电池及相关产品项目采用的主要技术标准和建设方案符合国家相关节能法规及节能政策的要求,原则同意该项目节能报告。项目主要建设内容包括:建设年产8GWh钠离
北极星储能网获悉,4月29日,国电电力湖南新能源开发有限公司储能租赁技术服务公开招标项目中标候选人公示发布,第一中标候选人为大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司,投标报价258.5856万元;第二中标候选人为永州协合能源科技有限公司,投标报价264.545万元。国电电力湖南新能源开发有限公司下属风雨
北极星储能网获悉,4月29日,吉林省能源局发布开展2024年新型储能项目入库工作的通知。通知明确,新型储能入库项目分为示范项目和重点项目,示范项目应具备建设条件好且预计在2025年底前投产。原文如下:吉林省能源局关于开展2024年新型储能项目入库工作的通知吉能储能〔2024〕96号各市(州)发展改革
4月28日,特斯拉发文称,将继续在中国深耕,在人工智能、电动车、储能等领域与行业共同发展,加速清洁能源与自动驾驶技术落地,把美好愿景变成现实。
储能系统/电站的安全事故,往往都是由于在预警缺失或滞后的情况下,电池自身热失控或是其他外部因素导致电池起火而引发的,由于缺乏有效的安全防护措施,电池的初期火灾迅速蔓延,而现有的消防措施并非是针对电池火灾而配置的,因此,电池初期火灾无法得到有效抑制,最终演变为大规模火灾,导致整个储
8月7日由华北电力大学、中国可再生能源学会主办,中关村华电能源电力产业联盟、中国电力云平台、中国可再生能源学会储能专委会、《太阳能学报》、《太阳能》杂志承办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会”在华北电力大学的北京校区召开。会议为大力推广风能、太阳能、储能创新技术,推动风
说锂离子电池在地理储能里面到底是什么情况,这是从储能联盟里面拿到的数据,这是统计的2000年到2018年的,从这里面来看,全球的累计储能装机是180GW,这里面抽水蓄能是占了94.3%,抽水蓄能是第一位的,这里面电化学储能是排在第二位的,有专家讲说其他的储能排的位次,可能每年这个位次后边这几位还是
湖南电网60MW/120MWh储能电站的特色主要有:第一是在国内创新采用电池本体租赁模式。第二是在市区建设了单体容量最大的室内电站,20MW/52MWh的储能电站。第三是其中两个储能站点在国内率先被打造成三站合一典型试点。——国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司高级工程师黄际元8月7日-8日由华北电力大
全钒液流电池这种储能系统有两种接口,一种是交流,就是交流互联,还有一种是直流互联,在交流互联里面比较清楚的DC/AC的模型非常多,我们主要做的直流互联怎么做,双向直流分类非常多的,有隔离的、非隔离的,这个过程里面引起大家重视的就是隔离性的,对我们液流电池安全问题非常重要,目前锂电池很
为了实现移动式的储能,我们在能量密度和功率密度方面都需要进行考虑,尤其是能量密度方面,我们需要一个体积能量密度和质量能量密度都要达到比较高的标准。锂硫电池的穿梭效应,我们柔性的凝胶电解质多硫离子是溶解不了的,因此会被很好的隔离在正极上面,不会向负极进行迁移,可以很好的提高锂硫电池
超级电容器双电层的结构从无序形成一个有序的结构,电能就储存在这里。能量都储存在这个界面上,所以电极材料一定是多孔的,有比较大的材料才可能储存更多的电能。多孔材料的表面,它的结构有很多可变的因素,到底什么样的材料,什么样的表面对双电层结构储能有什么影响,我们怎样控制制备过程得到更好
随着储能介入,我们觉得对离网下的VSG功能,提高稳定性,同样需要附加虚拟同步及的功能,我们这里面介绍20千瓦的怎么做离网的,离装的VSG一个是单机的离网VSG还有多机并联,离网主要是空间惯性、稳定性,基于有功—频率环控制,虚拟同步及的有功调频方程,可以得到有功的方程。——北方工业大学电气与
我国风能、太阳能等可再生能源发电装机快速增长,正在成为电力能源的重要组成部分,有力促进能源结构调整。通过发展大规模电能转换与储能技术,调节电力能源的产生、输送与消纳的全过程,尤其是通过不同能源形式之间的高效转化技术,实现不同能源的互联互通,成为能源高技术战略方向之一。储能是智能电
低温超导线的性能好,并且价格便宜,200多安培的导线只要2-3元,且导线的技术、工艺稳定,机械性能友好,所以短期内低温超导储能还是占优势的。高温超导储能是今后的主要发展方向,逐渐地以高温超导储能为主。——中国科学院电工研究所副研究员张京业8月7日-8日由华北电力大学、中国可再生能源学会主办
我们所做的示范工程,原来就选最便宜的铅酸电池,通过配置一些超级电容器,可以介绍蓄电池的配置容量,从全生命周期最后算下来,它的储能成本只有铅酸电池的21.4%,比较经济。——中国科学院电工研究所霍群海8月7日-8日,由华北电力大学、中国可再生能源学会主办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!