设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 14514|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
9 y- n, U4 n6 x5 |  x
: T. |8 y- d  I& K) n
( ]" ?; e5 ?+ i# S" [4 b% h: V" s  J3 F+ T! O5 J! g
5 v) i. [: n  Y4 q0 {
' D2 j: v/ h$ Y
7 P% i: t; k% n2 q* E
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( ^) g1 o2 @5 L
0 t8 \% U# [$ f& 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。
# K0 k! L) ^1 ~: L% B: s+ _9 t8 d6 ^, C
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。( t' s8 I+ C: A) w( \4 e: b

8 G  M: S  }$ J3 w* g2 R2 u* e0 A" H4 [  Q3 ]- b( P8 j

& u. h' a1 m5 K* h* ?5 D' ]9 t2 D3 _  E" }  U2 ]
城市菜园可解决占用耕地和新鲜果蔬问题,但需要电力9 d+ Y# p7 F/ [4 _  k. U+ I7 A+ R+ |# C7 r

7 ^: g2 @) x5 U7 Z" F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。4 v2 L. G# f' w

! H, @6 V8 K5 C9 G6 E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。
7 W0 v, a8 y( C8 e/ U2 d4 Z% n- f& u% q4 S1 z) r3 o: }9 N1 W& W  G/ V
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。
4 q# @  k& R; I8 p! z9 q
0 Q6 o$ C! X/ y* i
1 k$ z# ]- i' o# g! H; {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
8 Q; ?. ~1 ~. H* T5 C
8 o4 d8 q) B% S' l
2 W' `' g5 ?6 l0 e废弃的地下坑道适当加固、防漏后,也可以作为地下储水池) C$ ?4 z7 l; F
  G$ m) A$ L) v8 O/ Y
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 o6 s" G, f# A/ L5 b

5 d8 U6 G  V! `. S  e
- h: v2 z5 \1 `) W9 y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
" I8 M! l! p5 H, f0 F; L+ V) N' q4 n; B7 B) ]1 X4 N* n9 h. y, G) f* Q5 h7 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。* j* ]/ J1 O2 K8 {( ^
# R9 `& M' O& O0 I; V% P4 m
此外,就需要一点歪门邪道了。
' s2 D- ^6 b' V! X: a& O8 _, @
; _; }; f5 W* s; m
& Z3 ?% e- _/ w8 ]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 N2 c+ Z& J/ A& V
" I# y- ?" L) h% n* z9 r
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 Q; w/ \1 x+ C% j7 p: `! a( Q
5 D7 U: F( T, e. H5 |# o# W  C: @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。
! A4 A9 }* d% ?% [; V
& r) j' }3 F0 V! q$ y1 w8 v1 u' n; }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。
, ]" D% C/ E4 A- u8 d" E/ q- L
( ?$ _& N' ~, }; Y8 \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。
8 M9 s9 I& j, g' P. S) S$ l

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
    2026-5-25 11:05
  • 签到天数: 1184 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: {; l  Q0 z* A) U) _; Q. z
    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 ...
    . w( u5 m. i5 A% V" F- e3 d( I1 i
    氢能在制氢、储氢、运输等关键问题解决之前,无法成为主流。
    6 @. @5 ?/ [+ X6 D
    , u! `; m+ _( i" p. J; M5 k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
    5 S8 Q7 J( U( u8 {9 E0 J" }5 y7 ^答案现成的, 电车。

    , ?8 k; V/ ?* X6 }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
    2026-5-25 11:05
  • 签到天数: 1184 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 + W5 n. F; X4 Z! }8 [! G0 e7 D
    晨枫 发表于 2021-3-20 10:15
    ! g4 k4 c* _5 d# _" O) u* W5 p氢能在制氢、储氢、运输等关键问题解决之前,无法成为主流。
    3 e3 m4 x. a/ L6 s$ c* m3 U: A8 f# U: L, h: l) j, p
    由于耕地和能量密度的关系,生物能也难以成 ...
    + r4 H4 D% \9 }

    5 k8 ^/ d  ^: l0 G0 \! L5 R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) S6 u9 o: P9 k# O
    不行。电车正好是反循环的,充电是在发电低谷。
    . j# v. V0 O) A9 e0 o
    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
    ! p6 h* {( A# D3 p4 R. v3 t: O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 ...
    . f3 T! j" X7 h
    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 20:320 g5 h$ C: ?) z; @" D
    不是, 其实车绝大多数情况都是静止不动的,都可以充电。
    . t1 u. S9 ^- E( ?# Z5 o( D

    1 D( v! k% g( J  O8 ?8 T0 j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# Y* ?* V, ~1 \) Q/ q& n% \8 q
    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 ...

    4 v/ q! N3 t- Z1 _7 D. b" X% T. e9 m- c7 t
    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! ~; y- z. [5 v0 D5 m  U
    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。 ...
    ' P+ X( E* S' F2 N6 B& A8 j# S. `

    1 x& A& ^) ]3 u2 |, K  U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
    2026-5-30 01:20
  • 签到天数: 2290 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
    $ U' m3 }- ~* X- U4 @: F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。 ...

    ! f1 Q6 d  M0 g  r: U7 e3 D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 7 Y* u. @3 Y; ?) ]  S
    , `, G# B  R7 g1 T; L* o/ g
    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。4 F% O4 e7 ], V2 Q% ]! ]3 m2 {

    ; L* E1 D) [9 K2 Z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)0 Z2 H  \( u5 S4 }5 m. |
    7 n7 n7 v9 y; K8 U
    主要参数:
    ( n2 ^2 b  T" z8 p8 ?8 Y! \供能指标:10兆瓦0 {8 D$ h* [$ F  z% V; _
    秤砣 500吨,总重12000吨(24个)
    , i5 r8 A# Z1 p+ k7 z: d井深 800米
    5 M! t3 l) ~8 _4 N1 i+ @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
    5 S2 K6 q2 v7 W5 h" W9 S使用年限:50年) L: B/ p# V6 F5 E) h0 |2 C

    % F0 A' x8 d7 i我按瓦特的定义算了一下,g直接用了10* ^$ k) f2 F" J, ~
    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。
    4 w( m1 n9 O5 o
    4 ?3 D) n- K& K0 Q% ~3 K
      q, }: ^$ T4 Q  u* `& Y下面两篇报道的都是这个项目6 S" w, d8 q% P$ |( s
    3 g+ Z7 Q6 `& G/ i
    * ?; @1 y( {% z+ j
    https://www.theguardian.com/envi ... re-renewable-energy
    8 i: S1 X3 p' T
    $ e( ]  H$ t3 V3 ?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
    10 小时前
  • 签到天数: 3323 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。。。
    9 j* S5 l7 ]# c* W% n  F
    - b+ Q; ]4 d4 V* K3 U' F刚刚上了一个项目:江苏金坛。8 l: }' K3 V2 K
    http://jsnews.jschina.com.cn/cz/a/202008/t20200819_2613646.shtml4 \! I8 A4 ?6 p9 W  Q6 I5 [

    4 t2 I. F7 m7 J; ?$ U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& _( v7 G3 k" Z$ E
    风光以后的废弃处理也是个糟心事
    3 q! T, k* ~9 T5 @* y5 g  E2 U
    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
    # G7 S0 |  \6 ]2 T压缩气体储能。。。2 ]8 z. e" s- n7 `; d# G7 W5 d) b# l

    0 ^9 u( E+ k6 m. u/ x刚刚上了一个项目:江苏金坛。
    ; d0 |0 [& A& d$ n: w0 p
    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
    : X/ b# r5 o" @. |5 }0 ?) I
    石工 发表于 2021-3-20 06:34% y6 T  A" g3 j* [8 o: B- S- y, m/ r
    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。7 ]( h3 w' P3 y& k% }- D' i
    1 b2 {7 |, E8 o. ]3 c# z! K
    中国北方采煤 ...

    " z& B( F4 @5 `' n  [& l
    # R. f* ]% y3 B( S3 u- f' _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。, B. C( D6 r6 {( r2 u

      T$ @$ C( H1 f1 ?+ W9 Q1 y' C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
    5 q8 d/ [3 }% h) w: M9 f4 X; w
    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,

    & S6 o& e$ L! X9 t5 _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。" F9 V# W$ N9 L, t. C
    感觉这是一个永动机式的好办法呀,只要搅合两下就行了。5 A: U1 n) z% Y, K/ n2 \
    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 . H; r, M9 g7 J  E* w: n+ }
    晨枫 发表于 2021-3-20 21:56/ c7 h" j4 G  A) O/ b
    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 ...
    + E/ M- |" g# z- B

    # z; e% o. f. O9 fhttps://gravitricity.com/projects/
    ' t. z/ Q6 E8 X9 @4 i3 U9 A" b$ m4 [( \& T  H0 R6 E1 W: X0 N
    : M4 U, ^: E" }

    & `) m* h3 n4 s& y: F2 l5 U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。
    * K. o% T. n; w( m, o4 E4 t7 g2 g3 T3 K. M+ J- }5 Y$ v  r( T/ P
    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, 2026-6-7 11:35 , Processed in 0.068030 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