设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 14969|回复: 71
打印 上一主题 下一主题

[工程技术] 新能源发展的瓶颈:储能

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
楼主
 楼主| 发表于 2021-3-20 09:20:28 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2021-3-20 22:35 编辑
5 j6 b, p) E: V2 Z# m, g7 |
/ p3 z- k3 x9 L# V) h" l( M7 w' p# T2 p

2 m  g8 L. ?9 C" t* d5 n0 v7 N+ e' A3 B% _. J7 |
3 D% |# A( l2 I; `+ S

2 R; M+ p, c1 k非化石的各种发电无污染,但都受自然现象影响很大,如日夜、风力、枯水季等0 ~8 B. h( D+ n8 M4 B3 B
- |& d/ G- r$ B
光电有日夜问题,风电有天气问题,水电有枯水季问题,波浪受海情的影响很大,潮汐的落差太小,新能源发展如火如荼,但问题还是不小,最大的问题是间隙性。全国互联的大功率智能电网能解决一部分问题,但不能本质解决,而中国峰值用电问题在增加。$ ^, z$ ?  N* i# p
4 \) W* W+ j: ]/ ?! ^+ O
据说美国的用电是30%工业、70%民用(居民和商用),中国正好倒过来,30%民用、70%工业。这当然反应了中国是世界制造业绝对第一大国的现实,但这个比例会逐渐美国化,如果不至于达到正好颠倒的地步。南方供暖、北方空调都是用电才能解决的问题,其他方案都有各式各样的效率问题。包括照明、空调的商业用电的通宵化也会增加。另一个潜在用电大户是城市农业。
0 N8 F! P; }7 e8 h1 {: \5 x1 T9 ]) k1 M9 m& `

5 M& d# K9 ^4 D) B& r) S" {
3 J4 j+ k! z( p- k& E' _' \, ^/ _# U5 v* F( m
城市菜园可解决占用耕地和新鲜果蔬问题,但需要电力" I+ C7 b& E2 B( a, B: [8 C  Q
7 I1 K! j7 _! I3 ?
屋顶菜园、地下菜园、室内垂直菜园等各式新式菜园可能成为未来城市食品的重要来源。屋顶菜园还好,用电主要是灌溉,地下菜园就要加上人工照明了,室内垂直菜园还需要加上温控和栽培架的定期转动和换位。这些都需要用电,而且不能有间隙性,或者是反周期的。
( s1 W7 K/ W# \, N1 y" ]# V" x% `6 U  V% `
用化石燃料作为峰值电力来源是最近便的解决方法,但碳排是无法回避的问题。核电不仅有乏燃料的处理问题,还不宜迅速增减负荷,不适合用作调峰电力。抽水储能需要在山顶建水库,安全隐患难以回避,尤其是在最需要调峰电站的人眼密集地区。铅酸蓄电池效率低,固体污染大,作为大规模的调峰电站不可行。锂电池的大功率集中使用的安全性是个大问题,也有固体污染处理问题。还是需要专业、高效、安全、容易遍地铺开的新技术调峰电力技术。5 v* k- x, G6 `) \0 B0 n3 J

& D  W/ ?" b/ o2 V, Z用过剩电力制氢,把氢(气态或者液态)存储起来作为储能,在需要的时候用氢燃料电池或者直接燃烧发电,这是另一个思路。不过电力制氢的成本还是很高,效率也偏低,储氢又是一个不好解决的问题,就地使用还好说,长途运输的安全是个大问题。制氢也需要水源,这是另一个制约。用海水制氢倒是不怕缺水,但电解后产生的盐酸和烧碱不好处理,工业用量没有那么大,直接排放绝对不可行,日积月累更是危害大大。
7 G9 Z% f* n% {& {0 \
, _# b- w1 K9 N0 m+ X( {: k. ]
3 A# ^# G$ b) a  t( q. I- j5 Z大型矿坑本来就好比深挖地下的人工湖,用于抽水储能的下储水池正好
* ]9 x1 h$ k* [. Z4 A# O2 K: u3 L6 E1 N  q3 A; x% z
8 W7 r. ^( _2 r
废弃的地下坑道适当加固、防漏后,也可以作为地下储水池! u, ^. L* L6 f* Q+ o

: U3 B! b1 J3 d; r7 \! l! y% Q0 P抽水储能在技术上简单、成熟,但地理和安全是个问题。然而,如果有条件,而且地理条件容许,地下坑道、采石坑、露天煤矿矿坑等可以利用起来,天然岩洞、溶洞也可以考虑。可能需要精细的地质考察,也需要对洞比进行适当的加固和密封。但一旦建成,这样的地下抽水储能可以用现成可靠的技术,在新能源发电高峰时把水抽上来,灌到地面的上储水池。在需要调峰或者低谷补电的时候,把水放回地下,在此过程中发电。
8 l5 Q, c7 n; m& g( \) H
$ D, e( X8 n  s3 z  |) v4 c( b( b, i
光热电站可以把过剩的高温熔盐在地下储存起来,夜间再抽上来用于发电
# ~4 o! L7 j5 A6 {' T+ M3 t2 Z8 ]9 z4 y$ G
光热发电可以用熔盐。这也可以在发电高峰把高温熔盐灌到地下岩洞保温,需要调峰和低谷补电的时候抽上来发电。这不仅需要有合适的地下岩洞,还需要对洞壁保温、防漏,要求比地下抽水储能更高,但直接与光热电战整合到一起,日夜发电。
" h, b6 F* T# W9 Z5 u. U0 _
2 O" m" U' l3 t9 }此外,就需要一点歪门邪道了。/ W3 A0 \6 N/ `. I7 W  j: [

. d% r( O+ P2 {% j. k9 e, [# e5 ~: y0 L+ s
借用缆车的思路,可以用缆车装载重物,在储能的时候搬到山上,在发电的时候装进缆车用重力拉动发电
1 o: j0 S+ s* u0 P
+ o/ M! m0 Y* o- F8 t山顶观光缆车是一个思路,只是反过来。在储能的时候,把重物通过缆车拉到山顶的堆放场;在发电的时候,重物依次放进缆车,靠重力下拽,驱动发电机发电。这只要在一般的山区都有条件实现。在光电发达的西部,也正好有很多高山。荒凉的高山上建这样的缆车电站对生态和景观的影响很小,但可以就地解决储能问题。
$ ~+ `8 w/ ]& H# S
" |* [' R& _1 ?* g2 |即使在相对平坦的东南沿海,也有足够的丘陵可以建造这样的缆车电站。用拦阻沟、拦阻坝等,安全问题比高山水库要容易解决得多。! {/ [- ~5 B: @- R/ m. f2 ^% i7 Q6 a- D
6 I0 Z* ~& U! f
同样的缆车电站可以在深水实现,既可以用重物,但需要克服浮力对效率的降低;也可以用浮体。比如说,在储能期向空心球内充轻质油,用电力拉到水底;在发电期上浮,拉动发电。或者更加高效一点,在储能期有重力自然下沉,在水下充填轻质油,节约电力。上浮发电是一样的。这可用于近海或者深水湖。还可以利用深水与浅水的水温差别进一步增加浮力效应。
8 h" U0 D2 z1 ]! G( S
& Z+ ?$ g9 B" n2 r一旦储能问题解决,新能源就如虎添翼了。配合以核电,中国的能源瓶颈就成为历史了。! |6 @. q9 X: _4 ?( z

评分

参与人数 4爱元 +36 收起 理由
MacArthur + 4
喜欢就捧捧场 + 10
方恨少 + 10
常挨揍 + 12

查看全部评分

本帖被以下淘专辑推荐:

  • TA的每日心情
    无聊
    2020-1-2 12:07
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    沙发
    发表于 2021-3-20 09:48:56 | 只看该作者
    答案现成的, 电车。

    点评

    给力: 5.0
    给力: 5
      发表于 2021-3-20 22:34
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    慵懒
    2026-7-1 03:12
  • 签到天数: 1191 天

    [LV.10]大乘

    板凳
    发表于 2021-3-20 10:10:43 | 只看该作者
    成本价格才是瓶颈。储能是技术问题,过去20年就有不少东西出来。氢能最近已如火如荼,大家拿也插腿了。另外,生物能也是一新能源,好不?

    点评

    给力: 5.0 涨姿势: 5.0
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2021-6-26 03:33
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    地板
     楼主| 发表于 2021-3-20 10:15:07 | 只看该作者
    嘉洲 发表于 2021-3-19 20:10
    ( n* v; q3 R) H2 N1 ~" s! j成本价格才是瓶颈。储能是技术问题,过去20年就有不少东西出来。氢能最近已如火如荼,大家拿也插腿了。另外 ...

    + A- m! D/ `6 Y& R氢能在制氢、储氢、运输等关键问题解决之前,无法成为主流。/ d; ?2 ?" l( `% N) H, N/ N
    9 d( Z6 ]& ^1 S$ E
    由于耕地和能量密度的关系,生物能也难以成为主流。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2021-3-20 10:16:35 | 只看该作者
    semtex 发表于 2021-3-19 19:48
    # {/ C% ~% M1 J. v! d3 U答案现成的, 电车。

    & c$ @; ]- c% z  h9 W& \不行。电车正好是反循环的,充电是在发电低谷。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    慵懒
    2026-7-1 03:12
  • 签到天数: 1191 天

    [LV.10]大乘

    6#
    发表于 2021-3-20 10:31:02 | 只看该作者
    本帖最后由 嘉洲 于 2021-3-20 10:50 编辑
      M0 i1 K/ a/ `1 q0 A
    晨枫 发表于 2021-3-20 10:15
    , \) n  X5 j- w' `, }; l/ T) e氢能在制氢、储氢、运输等关键问题解决之前,无法成为主流。5 l# v  `8 A2 O
    3 `. S! O- N: c1 Y
    由于耕地和能量密度的关系,生物能也难以成 ...

    7 b" [; A" Q8 W, [( u& y( @4 q, ]  M2 [8 [, z9 V/ Y. z; N
    下一代生物源,比如海藻。粗生物油二级提纯技术,欧美中都在干,目的之一就是解决能量密度的问题。从技术角度看,实现难度不大。但成本就…
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    无聊
    2020-1-2 12:07
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    7#
    发表于 2021-3-20 10:32:24 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2021-3-20 10:16
    / M. t7 @' K/ C( e0 _6 c5 v6 G不行。电车正好是反循环的,充电是在发电低谷。

    ; ^: N0 f. P) E: @% A1 v0 _不是, 其实车绝大多数情况都是静止不动的,都可以充电。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    8#
     楼主| 发表于 2021-3-20 11:03:26 | 只看该作者
    嘉洲 发表于 2021-3-19 20:31% i- |( D0 m$ y( K8 P4 U
    下一代生物源,比如海藻。粗生物油二级提纯技术,欧美中都在干,目的之一就是解决能量密度的问题。从技术 ...
    ' @* k5 }  [0 i! i  N
    成本当然也是大问题啊。海藻需要海域,有生物和抗生素污染的威胁。现在海水鱼场已经是大问题了。
    回复 支持 0 反对 1

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2021-3-20 11:04:57 | 只看该作者
    semtex 发表于 2021-3-19 20:32$ V& Z, Q/ ?( Q2 m8 f. Y
    不是, 其实车绝大多数情况都是静止不动的,都可以充电。

    4 l1 r& O. F& x: v
    " A+ z- @3 h+ W/ U% W6 O7 E( `' S这只是上下班人的车。而且所有工作和商务停车位都要能充电,任重道远啊。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    奋斗
    2023-1-1 00:24
  • 签到天数: 1033 天

    [LV.10]大乘

    10#
    发表于 2021-3-20 11:45:49 | 只看该作者
    美国建了工业级的锂电池储能电站。不清楚成本价格,大概率是需要政策补贴
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    11#
     楼主| 发表于 2021-3-20 11:54:41 | 只看该作者
    drknight 发表于 2021-3-19 21:45/ e* Y( g' n# ?: d6 i8 E
    美国建了工业级的锂电池储能电站。不清楚成本价格,大概率是需要政策补贴 ...
    3 v) o( P8 h$ b& E) p

    ! F, E& f% g* e6 v) H废电池的处理和安全是死穴。而且锂电池蓄电站难以做到很大。电网的要求可不必汽车甚至船舶。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    无聊
    2020-1-2 12:07
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    12#
    发表于 2021-3-20 11:56:47 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2021-3-20 11:04- L8 F6 t1 J) `+ w% ~4 C0 e
    这只是上下班人的车。而且所有工作和商务停车位都要能充电,任重道远啊。 ...
    7 w. F) e3 K; [7 ?$ Q4 o+ A9 q
    4 ]" i5 X! R' s; N+ ^+ n; E
    可是得到的结果呢? 风光, 超高压, 电车。 这些世界上谁有呢? 也许美国还能跟得上。 日本肯定不行了(丰田), 德国也麻烦(奔驰)。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    慵懒
    2026-6-27 09:25
  • 签到天数: 2303 天

    [LV.Master]无

    13#
    发表于 2021-3-20 16:58:51 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2021-3-20 11:54
    + e& I5 t' a0 m5 D+ A! m. f) y废电池的处理和安全是死穴。而且锂电池蓄电站难以做到很大。电网的要求可不必汽车甚至船舶。 ...

    2 K; e+ n0 }) y2 t风光以后的废弃处理也是个糟心事
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-7-13 03:21
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]筑基

    14#
    发表于 2021-3-20 20:34:02 | 只看该作者
    本帖最后由 石工 于 2021-3-20 20:36 编辑 3 {/ y4 S# {& [$ g$ C2 ~6 o8 j
    6 c! Z/ R/ b# H" S% }
    牛牛家利用旧矿井用大秤砣来储能,还像模像样地搞了全寿命成本测算,比锂电池储能低一般多。: }! ~6 q+ ]1 x" K  J! M

    - \4 Z, u, k3 M/ g! i9 a中国北方采煤区其实用这个办法比较好,本身缺水,底层保水性也成问题,搞成全固态,只有一个活动部件,还真不赖。顺便还能解决钢铁产生过剩的问题。(高度怀疑500吨的秤砣本身就是发电机)
    - v$ ]) u& W3 |1 I7 x7 [+ J( \! G
    主要参数:* v- x+ I. @/ W( B2 r
    供能指标:10兆瓦+ i. ?; n# i1 i6 T9 p3 D
    秤砣 500吨,总重12000吨(24个)7 L6 K; D6 L3 \  j- X" o+ h6 ^+ Y
    井深 800米/ G. b; d' |2 Y- b  [
    项目的全寿命兆瓦时成本:132英镑/千度电(锂电池项目为283英镑),这个应该只是储能成本
    # [! Y7 b7 Z, N0 t  b: F  ?. }/ ^使用年限:50年; N, ?- I. p  k

    * X0 j9 q; X  R5 E1 y我按瓦特的定义算了一下,g直接用了10: i7 J3 {- b6 D/ t5 u
    12,000,000*10*800/10,000,00=9600秒,即匀速下降的情况下,释放能量需要用160分钟。下降速度为4.1米/分钟,比电梯慢一点。储存能量恐怕画的时间更多一点。+ x* H3 B+ U) N! U; M' E
    ) b, ^1 j+ W2 v' P1 V0 C$ U

    4 c' C4 t( [3 S* V2 d$ `5 w' q, e下面两篇报道的都是这个项目5 m# {- X0 ]! D  q1 f( H0 c9 D( ?

    5 r4 y: y/ D0 r9 [- J+ L5 n. \: s# F. ?5 Q$ x. h0 g: z$ x
    https://www.theguardian.com/envi ... re-renewable-energy) n1 ^' P$ ]2 u/ T! J( ?5 ]
    1 @3 o& @0 `: z
    https://createdigital.org.au/old ... ble-energy-storage/

    点评

    给力: 5.0 涨姿势: 5.0
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2021-6-26 03:36
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    擦汗
    21 小时前
  • 签到天数: 3366 天

    [LV.Master]无

    15#
    发表于 2021-3-20 21:07:20 | 只看该作者
    压缩气体储能。。。$ F/ a+ `9 R# N- _$ R+ D& o

    ' A! Z1 H/ h; ~6 Q6 G2 Y3 V* r) J2 C刚刚上了一个项目:江苏金坛。
    + @4 x* S# R+ g! v% P8 Thttp://jsnews.jschina.com.cn/cz/a/202008/t20200819_2613646.shtml$ d. M, p$ \' F+ y# M: W& Y7 m
    , A' p; ^6 F* j* [/ i
    美国九十年代搞过一个,后来放弃了。江苏这个还要观察。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    16#
     楼主| 发表于 2021-3-20 21:53:59 | 只看该作者
    常挨揍 发表于 2021-3-20 02:58
    & U4 A2 X" e8 I3 T+ \) j风光以后的废弃处理也是个糟心事
    + R6 T9 Y! D# n
    比核电还是要容易得多
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    17#
     楼主| 发表于 2021-3-20 21:55:00 | 只看该作者
    赫然 发表于 2021-3-20 07:07, |- U7 P; _( i
    压缩气体储能。。。, I0 @/ b* D5 p0 A

    / f  e* k0 K: [! h刚刚上了一个项目:江苏金坛。

    / d* U( e5 O5 `这个我看也是死胡同。高压容器长期周期性加减压,这疲劳可是厉害。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    18#
     楼主| 发表于 2021-3-20 21:56:26 | 只看该作者
    本帖最后由 晨枫 于 2021-3-20 07:57 编辑 : G" Y% _  `# I- h- D
    石工 发表于 2021-3-20 06:343 K  A: X9 ^, A  A( M2 [
    牛牛家利用旧矿井用大秤砣来储能,还像模像样地搞了全寿命成本测算,比锂电池储能低一般多。: s3 F! b" w1 A
    # m1 W: P& T  @. E6 `6 E6 N( y
    中国北方采煤 ...

    6 j4 r9 n, o0 V1 E
    . @4 @+ T3 B, d7 p" P: j8 i! a这个和我的山顶缆车电站是一个思路,但更简单,效率更高,好。用循环缆车的话,就不只一个秤砣,而是无限个了,只要井底能及时移开和放得下。8 |2 O0 U: S0 f9 Z( D' o6 R  s

    * ^5 ?+ V3 A7 i$ B" }造起来了吗?
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    奋斗
    2018-9-13 10:09
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    19#
    发表于 2021-3-20 22:23:32 | 只看该作者
    本帖最后由 晨池 于 2021-3-20 22:25 编辑 ) b% G: u# M8 H
    用海水制氢倒是不怕缺水,但电解后产生的盐酸和烧碱不好处理,

    $ d$ G$ t6 l9 t. V盐酸和烧碱应该好弄把,这两个放在一起使劲一搅合,不就是氯化钠等其他盐类了吗?然后制备出来的氢气要燃烧掉的,燃烧出来的水和刚才的氯化钠、盐一搅合,又成了海水了!正好继续用不是。
    ' d6 E8 x( B5 t8 ]& d; ]" ^2 a感觉这是一个永动机式的好办法呀,只要搅合两下就行了。, [3 x+ |, `: v3 w; i+ q  F( a
    其实还有更好的办法,把燃烧的水罐装了当纯净水卖不是更好。多出来的盐找个地方堆起来就行了。

    点评

    一直在潜水  发表于 2021-3-21 13:45
    司炉好久不见( •͈ᴗ⁃͈)ᓂ- - -♡  发表于 2021-3-21 12:39
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-7-13 03:21
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]筑基

    20#
    发表于 2021-3-20 23:20:01 | 只看该作者
    本帖最后由 石工 于 2021-3-21 19:17 编辑 8 t& C/ m( A' f5 C1 m) H% b6 c* m
    晨枫 发表于 2021-3-20 21:56
    % ^- B9 }7 n; }& ]- Q; k( t* X这个和我的山顶缆车电站是一个思路,但更简单,效率更高,好。用循环缆车的话,就不只一个秤砣,而是无限 ...
    + D" M, _. i9 \9 q
    6 h) }' M* H( `: ]: I
    https://gravitricity.com/projects/
    : C4 K* x" i: b7 R% q* k3 m* T2 t$ e: D& ?- Y
      k; T; {9 e0 b" M- U4 [7 J$ t

    1 R6 v8 X1 x# B/ H0 J还真搞起来了个示范工程,不过是用塔楼代替矿井。15米高,秤砣25吨,250千瓦。我匡算了一下,按250千瓦平稳供电,可持续15秒。
    % `, G$ ?) @" T3 p, I. _% u( s: m1 m' K1 C9 g
    这个塔楼秤砣,完全可以和高层建筑结合起来,甚至可以在现有电梯井、通风井的的改造上做文章。目前见到的储能项目里,这个技术上比较靠谱,对自然条件(水库容)依赖小,占地小,物资消耗较少且易回收,也比较容易配合铁公基拉动产能。

    评分

    参与人数 1爱元 +8 收起 理由
    老财迷 + 8 涨姿势

    查看全部评分

    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    手机版|小黑屋|Archiver|网站错误报告|爱吱声   

    GMT+8, 2026-7-21 21:42 , Processed in 0.075550 second(s), 20 queries , Gzip On.

    Powered by Discuz! X3.2

    © 2001-2013 Comsenz Inc.

    快速回复 返回顶部 返回列表