未來20年中國能源技術(shù)發(fā)展方向
主要是指一些基于傳統(tǒng)技術(shù)的完善和新技術(shù)的發(fā)展。
(1)小型燃氣輪機--在小型航空渦輪發(fā)動機技術(shù)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)地面發(fā)電和供熱的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。目前中國在這一技術(shù)上已經(jīng)可以開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品,主要的問題是需要提高設(shè)備的能源轉(zhuǎn)換效率,提高可靠性,延長設(shè)備檢修周期,提高設(shè)備的自動智能控制水平;
(2)微型燃氣輪機--這是基于汽車發(fā)動機增壓渦輪技術(shù)的延伸,關(guān)鍵技術(shù)在于精密鑄造和燒結(jié)金屬陶瓷轉(zhuǎn)子,空氣或磁懸浮軸承,高效回?zé)崂眉夹g(shù),永磁發(fā)電技術(shù),可控硅變頻控制技術(shù)等。由于技術(shù)層次并不高,其中許多項目已經(jīng)有專家在研究,只要國家真正重視,中國完全可以趕超世界先進水平;
(3)燃氣內(nèi)燃機--內(nèi)燃機技術(shù)對于中國已經(jīng)非常成熟,但是燃氣內(nèi)燃機的制造水平與國際先進設(shè)備還存在比較大的差距,主要是轉(zhuǎn)換效率、排放控制、電子控制和設(shè)備大修周期等,此外,國外正在發(fā)展的預(yù)燃、回?zé)?、增壓渦輪技術(shù),以及電子變頻等技術(shù),都是發(fā)展的重要方向;
(4)斯特林發(fā)動機--外燃式斯特林技術(shù)中國已經(jīng)有了比較大的突破,上海711所已經(jīng)可以生產(chǎn)該技術(shù)的產(chǎn)品,目前主要是提高設(shè)備可靠性和發(fā)電效率,以及自動化控制水平;
(5)燃料電池--該技術(shù)有質(zhì)子交換膜、固體氧化物、熔融硅酸鹽和氫氧重整等多種技術(shù)方式,該技術(shù)應(yīng)用極為廣泛,污染極小,而且可以同燃氣輪機技術(shù)整合,發(fā)電效率將可能達到80%,是未來最具有發(fā)展價值的技術(shù);
(6)微型蒸汽輪機--蒸汽輪機是非常傳統(tǒng)的技術(shù),但是利用一部噪音小、振動小、運行方便可靠的小型蒸汽輪機代替熱交換器,將其中一部分能量轉(zhuǎn)換為價值較高的電能,或者利用蒸汽管網(wǎng)中較低品位的蒸汽為制冰機組提供低溫冷能,可以更好地利用蒸汽中的能量;
(7)微型水輪機和微型抽水蓄能電站--小型、微型水輪機組不僅可以在任何有水位落差的地方使用,而且可以廣泛利用在分布式能源項目上。利用自來水管網(wǎng)的水能壓力,或者建筑物可能產(chǎn)生的落差進行發(fā)電,并在用電低谷進行抽水蓄能,新型的微型水輪發(fā)電機組將可以采用電子變頻控制技術(shù),調(diào)整電能品質(zhì);
(8)太陽能發(fā)電和太陽熱發(fā)電--利用太陽能量的發(fā)電技術(shù),關(guān)鍵是降低成本,同時需要研究與其他能源利用方式和載體進行整合,將太陽熱發(fā)電與沼氣利用整合,將光伏電池與建筑材料整合,利用光導(dǎo)纖維與照明技術(shù)整合等等;
(9)風(fēng)能--風(fēng)力發(fā)電是世界能源發(fā)展的一個重要方向,在大型風(fēng)場大量利用大型風(fēng)機發(fā)電將可以代替現(xiàn)有的火力發(fā)電系統(tǒng),但是對于居住分散的用戶小型高效的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)更加具有普及意義,小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要需要解決的是成本、可靠性和蓄能問題;
(10)余熱制冷系統(tǒng)--利用動力機產(chǎn)生的余熱供熱制冷是分布式熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),尤其是制冷,可以采用吸收式制冷,也可以采用吸附式,以及余熱--動力轉(zhuǎn)換--低溫制冷等技術(shù),這些技術(shù)均比較成熟,關(guān)鍵是系統(tǒng)的集成和提高效率,以及降低造價等問題;
(11)熱泵--利用地源、水源和其他溫差資源的能源利用技術(shù),重點在于提高效率和增強于其他能源利用技術(shù)的整合能力;
(12)能量回收系統(tǒng)--諸如將建筑物內(nèi)電梯下行、汽車制動、自來水減壓等能量回收的技術(shù)以及應(yīng)用設(shè)備的研發(fā)。
與分布式能源系統(tǒng)相關(guān)的一次和二次能源相關(guān)技術(shù):
(1)天然氣系統(tǒng)的優(yōu)化利用,以及管道輸送技術(shù);
(2)液化天然氣的生產(chǎn)和利用--分散化的液化天然氣生產(chǎn)技術(shù)可以充分利用石油開采中的伴生氣資源,減少溫室氣體排放,提高資源的綜合利用率,液化天然氣利用中對于冷能的有效利用可以有效節(jié)能等等,在液化天然氣利用中,將產(chǎn)生大量的新課題;
(3)煤層氣和礦井瓦斯利用,世界上可能有60%以上遇難的礦工是死在中國的礦井里,而瓦斯爆炸是元兇之一,減少礦工死亡和提高煤層氣和礦井瓦斯資源的利用有著密切關(guān)聯(lián),利用煤層氣和礦井瓦斯發(fā)電等技術(shù)不僅可以挽救無數(shù)礦工的生命,還能有效減少溫室氣體排放,緩解全球變暖問題;
(4)可燃冰--存在于海底和高寒地區(qū)的天然氣水化合物是人類未來的主要能源,它是為分布式能源系統(tǒng)提供燃料的重要途徑;
(5)煤地下氣化--中國目前有100億噸以上的煤炭資源在開發(fā)過程中被遺棄在地下,如何利用可控地下氣化技術(shù)將其變?yōu)闅怏w燃料回收利用是中國煤炭工業(yè)的重要課題;
(6)地?zé)?-利用和開發(fā)地?zé)豳Y源,將地下低品位熱能轉(zhuǎn)換為高品位的電能或冷能是技術(shù)的關(guān)鍵;
(7)深層海水冷能--利用沿海深層海水的低溫資源,解決沿海城市的制冷問題,并降低城市熱島效應(yīng);
(8)水能--利用水利資源,特別是小型水電設(shè)施解決農(nóng)村以水代柴,保護植被;
(9)沼氣--利用城市垃圾、農(nóng)村廢棄物資源等進行發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn),減少溫室氣體排放,提高資源綜合利用水平;
(10)甲醇--利用煤等礦物資源生產(chǎn)甲醇,以代替石油。甲醇可以滿足燃料電池對氫的需要;
(11)乙醇--利用植物資源生產(chǎn)乙醇,以代替石油和其他礦物燃料,乙醇可以作為燃料直接使用,也可以作為燃料電池的氫分離的原料;
(12)氫--對于氫的利用將決定人類的未來,如何從水中低成本地重整氫氣將是技術(shù)的關(guān)鍵;
(13)壓縮空氣--利用低谷電力或其他能源生產(chǎn)高壓空氣,作為汽車和其他動力設(shè)備,以及分布式能源的動力源,主要解決高增壓比壓縮技術(shù)、設(shè)備小型化、材料和效率等問題。
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