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液氮作为一种新能源介质,可以用于发电、汽车发动机、数据中心散热、化石燃料降碳、超导输电等领域,从而形成一个节能—储能—产能—输能的一体化生态。
中国科学院半导体研究所研究员徐应强表示,液氮生态系统可实现不受地理条件限制的储能,助力储能产业规模化发展,为构建我国液氮新能源体系提供了一种全新的思路,对全面构建我国现代能源体系有着重要意义。
低温液氮储能发电原理如下:首先,利用可再生的风能和太阳能将空气降温至零下196摄氏度,使氮气实现液化,并将其以液体的形式存储在深冷罐体中;然后,将液氮汽化,恢复气体形态,利用此过程中释放的能量驱动涡轮机产生稳定电能;最后,产生的电能可以通过液氮超导输电线向外输运,进一步降低电能损耗。像电池厂一样,每个液氮发电系统由“充电站”“存储”和“放电站”组成,并且,液氮储能中每个部分都可以独立设置。
整体来看,液氮储能这条技术路线,技术可行、成本可控,不仅能够实现节能降碳,同时可带动半导体、汽车等一系列产业的发展。例如,发展低温液氮超算芯片,可解决我国超算能耗、算力和芯片问题;低温液氮可实现节能—储能—产能—输能的一体化生态,有助于我国构建现代能源体系。应依托此优势,实现能源结构的转型和优化。
在“三北”地区,我国正在有序推进大型风电光伏基地项目建设,积极推进黄河上游、新疆、冀北等多能互补清洁能源基地建设。徐应强认为,可以考虑通过与液氮储能发电系统相结合,降低弃风弃光率,增加清洁能源的使用率,推动液氮发电与风电、光伏发电融合发展、联合运行。同时,加快发展液氮储能发电循环生态系统,推进煤炭、钢铁、冶金和化工等企业形成液氮工业园区。在全国范围内筛选出符合条件的钢铁、煤炭等企业,通过示范作用,逐步向全国推广。
徐应强建议,适度超前部署液氮储能项目,力争在液氮储能全产业链关键技术上取得突破,推动液氮储能技术发展和示范应用。加强低温液氮超导输电线技术研究,加快推广应用超导输电。依托我国能源市场空间大、工程实践机会多等优势,综合利用煤电、风电、光伏和液氮电力等关键核心技术领域成果,建设一批创新示范工程。
徐应强表示,以液氮储能为纽带,可以串联起各种储能技术,打通各种技术间壁垒,建议推进在液氮储能、光伏光电、风电、生物能等领域的协同攻关,实现储能与其他学科领域的交叉互补,弥补相关行业的不足。同时,抓紧开展可应用于能源领域的前沿技术攻关,如液氮数据中心、低温电路技术、CMOS量子退火技术、能源互联、大规模储能等。
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