设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 11832|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
" z2 z- W/ K- O. `; s2 ?
4 e( p# v/ m. Z5 ^4 \/ S! r! |+ n! d( ?; a  w$ Z
! _. a4 {0 V, W  ]3 D  k

1 |% b5 u* k, w3 e1 e( L
' l- O- s7 t* o$ h: ^
* |# s5 j, d& Y1 o- b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3 C! x/ H( z7 \! W0 w
- x: I: i# c  e1 M  Q' z  q
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。
2 d2 g2 R2 ?2 O! U) P% J0 _6 r7 w4 Q% K4 K; F9 [
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。; v3 B8 k- G- m. u, U% o
' Y/ o7 X3 }1 V. d( g' @
3 g/ k6 h' f' x* {5 e

. f) Q: j5 y: [6 F
" t5 q8 Y% {6 G/ [* @* F1 U城市菜园可解决占用耕地和新鲜果蔬问题,但需要电力
/ l# Q* X% [0 k& ^0 V- _
. r5 d: t9 [. Y& I# A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。
" H+ O! Q2 X- ~& f- V; `8 a/ z6 W1 R+ P6 O& F, R2 i
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。+ z$ Y! y0 |0 W: {' Q

2 R( E& d, D+ w/ 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。6 X1 v$ z& K3 }8 B9 c/ g

; e, g) f" ]7 U' V$ n: _
% ]* t! n4 Y: D8 ~0 N; N; a$ W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, K8 J1 ~7 b' H; {0 s* I: m

8 I- a' r# O; t  Y* U; o+ L$ a" S7 A5 V+ H
废弃的地下坑道适当加固、防漏后,也可以作为地下储水池: `6 h# e3 U# p: w9 @
6 M5 R6 i9 m; i$ A; C3 r+ U
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。
. a6 m! Q* L( ]( I  w) ]
0 U, S3 O5 o0 ^" L: W3 v" V6 [- F7 k/ U3 S' ?
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 ~4 a1 z3 E" w1 F& z7 q5 y8 N8 z8 ]# x
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。( A% \+ K& b% N6 b% R

" X! J1 Z) q4 L, p此外,就需要一点歪门邪道了。$ L3 C4 t3 {/ [6 h

6 h+ y0 Q8 ?6 i7 S8 H; E; d# ^! @7 n9 r0 f8 i9 W* ?7 y
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
% w1 N! v" q+ v9 d
; _6 s7 j  \$ R. k$ X( e: C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。
" Z$ I( w; c1 B0 b) v( W  m! c/ I6 O$ V# ]
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。% X3 h, O+ }  d" }! y( q. A* x. L

# F) _; J+ W8 x+ j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。) N7 F( a5 I6 o/ }4 M
6 l* ?. e$ h8 G. o
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。- J9 {- F, o4 F1 f0 b3 L4 J+ G

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
    4 天前
  • 签到天数: 1148 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
    * c, s" H3 Q6 }* M5 _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 ...

    3 k9 v& J) m- o9 w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 l! Y$ {) S/ w+ x+ m; {1 y! w8 N, h0 }0 H3 T  `% v2 G2 d
    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# n0 Y7 p5 K5 e0 ?: I( ]
    答案现成的, 电车。

    ' O6 C. c  y2 [% ?8 C  `5 ]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
    4 天前
  • 签到天数: 1148 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
    ) _! s5 n; D7 \8 \. V
    晨枫 发表于 2021-3-20 10:15
    $ `( p1 C4 `4 F氢能在制氢、储氢、运输等关键问题解决之前,无法成为主流。
    ' W( u# @. K1 V% v9 x8 a
    1 i: w; N0 ~0 @& l5 i由于耕地和能量密度的关系,生物能也难以成 ...

    9 i1 g5 u1 ^0 h1 d
    * X. [0 l( y) D5 Y3 Q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
    + A/ g: J# u2 i1 O1 f6 H- v" S不行。电车正好是反循环的,充电是在发电低谷。
    * m% {/ G. }3 V5 N. {
    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
    ! k2 f# O: [+ h+ V1 }/ c6 t% Y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 ...

    0 u- ?. D4 e. X' t2 e; b2 w1 b/ d$ v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
    + ?- n! m+ ~% U8 ~( [& k不是, 其实车绝大多数情况都是静止不动的,都可以充电。
    ! K# ]3 a8 X5 L

    & d9 p- K# A! y0 R9 ^9 ?/ l1 o( [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
    ' |% z( Y* u% V. Y" `, {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 ...
    * n) g6 g' c+ Q+ \/ U

    - |6 V7 r# L% b  v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
    4 V3 I3 U' e  q+ A  e4 z% W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。 ...
    9 [+ d) Z& X: F+ w& j' l

    6 j2 i$ U0 g  ^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
    半小时前
  • 签到天数: 2151 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
    + b/ D( z$ y0 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。 ...
    " L) a) L1 c2 |& Z) B, m
    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 t, O0 t* {& ~" X- E. x' `2 k' d/ O) G" H0 n$ n2 M! _6 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。; R8 G; W7 h; x, ^

    6 }0 u% o% Y. y8 }3 C3 ]' i, C' ~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)
    6 @7 i2 V2 g8 e; Z+ L5 P9 X3 D% B. H8 X" M! {  l3 b7 S2 s% Y/ w
    主要参数:
    " H$ @/ A/ i0 Z6 w* \5 V, s, M供能指标:10兆瓦2 c  v5 `8 a* }1 C2 i
    秤砣 500吨,总重12000吨(24个)
    3 a9 E' J. h# L+ D& u) ?; N井深 800米
    7 ^4 M, o% K# D2 u6 C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
    ! u; E0 m0 g( V) X, s  i9 b使用年限:50年
    2 E5 u( M. v% Y" r& U
    * s" e- R' q- |. U5 e! W我按瓦特的定义算了一下,g直接用了10
    ' T+ J6 D9 [* S4 B$ |! f1 j12,000,000*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。
    ( i" W$ M9 ?8 T6 S8 d/ G  F% K0 V/ a1 g4 F/ G& K+ f7 Q$ t7 @

    4 f3 C4 o! v+ G: }& _8 ?& A下面两篇报道的都是这个项目9 k. y0 Y$ E2 m4 f" @, t% l

    1 L; z- B1 b! v6 j6 ~
    , v( p/ E0 t5 Q6 whttps://www.theguardian.com/envi ... re-renewable-energy& T, K* L: P( X0 f' u
    8 b8 r' j& Y" s) E1 |
    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
    2025-5-22 23:34
  • 签到天数: 3170 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。。。: Q: a& V8 O1 M

    % q2 o' J8 F4 m9 _+ H刚刚上了一个项目:江苏金坛。* v- _1 Q7 _9 d% G
    http://jsnews.jschina.com.cn/cz/a/202008/t20200819_2613646.shtml: V3 d4 t) q5 V( @5 U
    3 m9 |, p. i4 H4 k! j" I' L  ^
    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 02:584 u! V- Y# Q  Q" c5 H
    风光以后的废弃处理也是个糟心事
    1 \, @2 G- t+ X4 E( E5 h+ Z& e
    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# c5 Z2 o- R: H2 }+ r
    压缩气体储能。。。
      T7 Z. s& [6 s" X, C
    $ d" j8 u" @' `7 o刚刚上了一个项目:江苏金坛。
    5 E2 ~4 T% D% e. v1 @
    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
    * b( K& v" ~; m4 m
    石工 发表于 2021-3-20 06:34: c$ l8 R* W& g: D$ e
    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。
    ' q% E: j* @8 ?' \
    2 w: H: L  D9 C" a0 d4 K中国北方采煤 ...
    2 Q+ D$ I& m: K0 T+ ^, ]
    6 p6 C8 G) [+ A, C2 V
    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 x& |! M- Q: z# F8 z: j) t2 p! d2 r5 L5 E( A
    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   M. L4 @* r2 P+ V, J: c
    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,
    " x; I6 j& k. N+ D) E
    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。: q. A9 e7 w' K& f
    感觉这是一个永动机式的好办法呀,只要搅合两下就行了。
    & G+ A4 c& ]9 ]/ g" d8 y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 * R- o! m5 e# S6 o0 q
    晨枫 发表于 2021-3-20 21:56
    7 d. R: M( S5 S% j4 d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 ...

    ; L( ]; S2 `8 J6 Y( L
      `6 V& {/ f6 I$ _7 H+ Ehttps://gravitricity.com/projects/
    % {  t7 h/ M" o5 Q; j5 {! d2 l; Y' j' D' w7 [2 W; ^3 j
    0 I4 ~( B" I2 y

    0 S$ O5 k; Z5 y" T( I9 n1 @! T% n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。
    , u4 G" e' r) k8 z( D; D% n4 H2 z$ H! X  _1 P7 R
    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, 2025-9-7 16:10 , Processed in 0.047358 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