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分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室:低碳排放不是夢(mèng)

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關(guān)鍵詞:儀器儀表,可再生能源,低碳

      近年來(lái),分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室組織承擔(dān)了國(guó)家分布式能源“973”項(xiàng)目,在能的綜合梯級(jí)利用理論、微小型動(dòng)力、余熱利用和系統(tǒng)集成方法及驗(yàn)證方面取得諸多成果,驗(yàn)收成績(jī)?cè)谀茉搭I(lǐng)域同期項(xiàng)目中名列前茅。

      太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái)

      針對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱技術(shù)年均集熱效率低,管路復(fù)雜的問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室提出了廣角跟蹤拋物槽式集熱技術(shù)。

      在實(shí)驗(yàn)室主任金紅光院士的帶領(lǐng)下,實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)正為實(shí)現(xiàn)能源的低碳排放而努力。

      推進(jìn)分布式供能

      分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室副主任郝勇表示:“城市里的電廠采用集中發(fā)電模式,再將電傳輸給每家每戶(hù),然而這種傳統(tǒng)的發(fā)電模式在傳輸過(guò)程中電量的損失不可避免。”

      實(shí)驗(yàn)室主攻的分布式供能系統(tǒng)可以有效解決能源的浪費(fèi),因?yàn)樗挥诨蚺R近用戶(hù),可以滿(mǎn)足用戶(hù)多種能量(冷、熱、電等)需求。另外,分布式供能系統(tǒng)就地取材,比如用太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源來(lái)發(fā)電。

      “這類(lèi)可再生能源不僅分布廣泛,還能夠通過(guò)分布式供能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效利用。”郝勇說(shuō)。分布式供能系統(tǒng)從能量供應(yīng)角度,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成能量配置的聯(lián)產(chǎn)功能;從用戶(hù)需求角度,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)負(fù)荷牽引式能量供應(yīng)的聯(lián)供功能。

      實(shí)驗(yàn)室研究員楊金福指出,基于能量等值互補(bǔ)與交換原理的供需銜接式供能系統(tǒng),具有系統(tǒng)功能集成的靈活、可靠與經(jīng)濟(jì)、環(huán)保性,實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足用戶(hù)多種能量變化的需求牽引,進(jìn)行供需“無(wú)縫”銜接的系統(tǒng)集成技術(shù),并向規(guī)模化、智能化的方向發(fā)展。

      近年來(lái),分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室組織承擔(dān)了國(guó)家分布式能源“973”項(xiàng)目,在能的綜合梯級(jí)利用理論、微小型動(dòng)力、余熱利用和系統(tǒng)集成方法及驗(yàn)證方面取得諸多成果,驗(yàn)收成績(jī)?cè)谀茉搭I(lǐng)域同期項(xiàng)目中名列前茅。

      多能源互補(bǔ)發(fā)電

      當(dāng)前,可再生能源憑借取之不盡和清潔環(huán)保等優(yōu)勢(shì),正在成為世界能源舞臺(tái)上的主角,并將逐漸取代化石燃料。

      郝勇表示,將太陽(yáng)能與成熟的常規(guī)發(fā)電技術(shù)整合,進(jìn)行多能源互補(bǔ)發(fā)電,不僅可降低開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn),有效解決太陽(yáng)能利用不穩(wěn)定和蓄熱技術(shù)不成熟等技術(shù)瓶頸問(wèn)題,還能實(shí)現(xiàn)高效、低成本地利用太陽(yáng)能。

      在中低溫太陽(yáng)能熱化學(xué)互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)方面,分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室原創(chuàng)性提出并研制了15kW槽式太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)甲醇裂解合成氣的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電裝置,成功實(shí)現(xiàn)了300℃太陽(yáng)能燃料發(fā)電,太陽(yáng)能年均凈發(fā)電效率達(dá)到25%,標(biāo)志著太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電實(shí)驗(yàn)樣機(jī)研制的重大突破,為該技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

      實(shí)驗(yàn)室還原創(chuàng)性提出部分旋轉(zhuǎn)的槽式聚光集熱新方法,研發(fā)了變輻照主動(dòng)調(diào)控聚光集熱場(chǎng)技術(shù),開(kāi)展我國(guó)首座10MW光煤互補(bǔ)示范電站關(guān)鍵技術(shù)的研究。實(shí)驗(yàn)室不僅研制了百kW級(jí)太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電樣機(jī),還在鄭州富士康能源站建立槽式太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電示范裝置。

      太陽(yáng)能與火電機(jī)組互補(bǔ)發(fā)電可使中低溫太陽(yáng)能熱發(fā)電規(guī)模發(fā)展到單臺(tái)容量幾萬(wàn)千瓦,與一座太陽(yáng)能單獨(dú)發(fā)電電站規(guī)模相當(dāng),因此具有低成本、規(guī)模化開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源的潛力。

      低能耗捕集CO2

      燃煤電站的CO2減排是煤炭清潔、低碳、高效利用的重要課題之一。傳統(tǒng)的燃煤電站采用的是“先污染、后治理”鏈?zhǔn)椒绞?,即從煤燃燒后的尾氣中捕集CO2。采用傳統(tǒng)燃燒后捕集90%的CO2,會(huì)使電廠發(fā)電效率下降10~15個(gè)百分點(diǎn),發(fā)電成本上升70%~110%。

      針對(duì)傳統(tǒng)燃煤電站CO2捕集能耗和成本高的缺陷,分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室以燃料轉(zhuǎn)化過(guò)程的做功能力利用與CO2生成、遷移之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為突破口,提出了“燃料轉(zhuǎn)化過(guò)程化學(xué)能梯級(jí)利用與CO2捕集一體化”的思路,即在減小燃料轉(zhuǎn)化過(guò)程的不可逆損失的同時(shí),實(shí)現(xiàn)CO2的定向富集,從而減小CO2分離能耗,在CO2形成的源頭實(shí)現(xiàn)低能耗的CO2捕集。

      基于“一體化”思路,實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了燃料轉(zhuǎn)化過(guò)程的不可逆損失與CO2富集耦合機(jī)理研究,開(kāi)發(fā)了“煤炭碳?xì)湓囟ㄏ驓饣cCO2富集一體化”方法、化學(xué)鏈燃燒技術(shù)與方法、控制CO2的煤基化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等。

      目前,實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)搭建了10kW級(jí)的燃料轉(zhuǎn)化與二氧化碳富集一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái),用于研究燃料轉(zhuǎn)化過(guò)程中CO2富集機(jī)理,為實(shí)現(xiàn)“煤炭碳?xì)浣M分定向氣化與CO2富集”、煤化工及化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)方向CO2提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

    (審核編輯: 滄海一土)

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