新能源技术

1、背景介绍

应对气候变化，清洁能源扮演着举足轻重的角色。加快水电、核电、风电、光伏等清洁能源替代迫在眉睫。近年来，以风电、光伏、储能、电动汽车和氢能为代表的新能源应用成本快速下降，全球开发利用规模不断扩大，开发利用新能源已成为世界各国能源转型战略的核心内容和应对气候变化的主要途径。未来全球新能源市场空间极为广阔。国际可再生能源署（IRENA）的最新研究显示，为实现《巴黎协定》确定的应对气候变化目标，2050年前全球风电、光伏发电累计装机需求分别达到81亿千瓦和140亿千瓦，电池储能装机容量需求提高至超过160亿千瓦时，电解制氢需求电解槽容量达到50亿千瓦，氢能在终端能源消费中占比达到约12%。

国际能源署预测，在未来 5年内，中国将持续引领全球清洁能源发展。当前，我国已成为全球最大的可再生能源生产国和应用国，水电、风电、光伏装机规模多年保持全球领先，核电在建规模也居世界首位。斯坦福伯恩斯坦研究所的分析师假设，如果中国在2050年之前实现碳中和，那么那时中国的电力至少有94%来自无碳能源所发。同时还预测，2050年中国的电力光伏和风电将分别占到32%和25%，核能和水电提升至12%和15%。

2、相关技术介绍

1）利用浅层地热冷能的全新风智慧空调技术

发展浅层地热（冷）能是缓解能源安全问题，平衡能源发展与消耗矛盾的重要出路，而在建筑空调领域，利用地热（冷）能为人居提供供热和供冷是地热能开发的首选方案。

在建筑物建设的初期，构建人工填砂热储，辅助于热储周围高效的换热介质，根据建筑物冷热负荷量，精确地计算出所需的热储几何尺寸。

因地制宜，基于多孔介质渗流传热、地面高效换热、多能源（地热能、太阳能、空气能、电能等）系统高效互补耦合等，借助智能微网、传感器技术，辅助除尘（PM2.5）、加湿、有益负离子等，实现空调房间的新风质量的自适应调节。

                                                                   

该技术具有以下优势：

（1）新风承担室内的全部冷热负荷，无回风循环，实现真正的全新风空调系统并且空调全程供暖和供冷实现“零”污染、“零”排放；

（2）无PM2.5颗粒的全新风富含有益负离子、植物香气。

（3）与地热能互补的空气源热泵系统和辅助的电加热系统在谷电时可为地层补充一定的冷量或热量，避免了地层由于连续运行时的温度不稳定性；

（4）可利用太阳能等可再生能源与地热能互补耦合，借助于先进储能储热技术，实现“天地互补”型等能源利用系统，保证系统运行的经济性；

（5）花坛或建筑物地基下构建人工填砂热储，此系统省去了高投入的打井费用；

（6）智能微网、高效传感器技术实现温湿度的高效智能调节。

2）太阳能相变蓄热供暖技术

太阳能梯级相变蓄热的原理是当集热器内部温度到达指定温度时，根据集热器阵列出口处的温度传感器反馈的温度信号，控制系统开启蓄热循环中两个电磁阀门，导热流体储存罐中的导热流体在水泵的作用下以稳定流量流过太阳能集热器阵列，导热流体在太阳能集热器阵列中受热升温后进入相变蓄热装置，通过带翅片直管换热器强化换热后将热量传递给相变蓄热装置中的相变材料，自身温度降低后离开相变蓄热装置，重新进入导热流体储存罐中，由此形成蓄热循环。

                        

太阳能供暖系统可采用水箱等蓄热缓冲设备对室内温度进行调控，因此不会出现室内温度波动大的问题。利用相变材料蓄热可以减小蓄热装置的体积，基于相变蓄热装置开发出全天候太阳能供暖系统来克服太阳能不稳定，不连续，受天气影响的特点以提高太阳能利用效率。

3）基于新型反烧技术的生物质清洁柴火灶技术

新型反烧气化技术使用的气化炉燃烧室分为三部分。工作原理为一次风和新燃料在上燃烧室内部分燃烧，利用烟囱效应使下部燃烧室内为负压，吸引上部燃烧室内的气体穿过上层燃料向下运动。上层燃料漏下的生物质碳和二次风在（下燃烧室）炉排上继续燃烧和燃尽，上层燃料产生的合成气及碳微粒经过下燃烧室的高温区与三次风在侧燃烧室中得以充分燃烧。

                                                                                 

新型反烧气化炉技术有以下优势：使用的燃料是作为“可再生能源”的农林废弃物、木屑等，资源广阔、清洁环保；燃烧效率高：燃烧效率可达90%以上；热负荷调节范围宽：热负荷可在额定负荷的30%--120%范围内快速调节，启动快、反应灵敏；从试验过程可以看出，采用反烧结构，使刚投入炉内的新料层温度逐渐降低形成温度梯度，使挥发分、合成气的析出速度相对平稳，解决燃料燃烧的不稳定现象；灰渣在料层的压力和自身的重力作用下自动下落，基本上解决了燃料结渣对燃烧产生的不利影响，同时改变烟气流向迫使烟尘下落，有效解决了烟气中飘尘问题；解决冒黑烟的问题，烟的格曼黑度在0-1级之间，几乎看不到烟；燃烧装置正常运行，整个过程燃烧连续平稳，气化炉排烟中NOx、SO2和烟尘浓度环保指标远远低于燃煤锅炉，符合国家工业锅炉大气污染物排放标准要求。热能在炉内停留时间长，可得到充分利用，生物质燃料有效利用率提高了25%，需将其转化为较高能量密度的可燃气体，底渣的可燃物减少到5%以下。

4）微藻亚/超临界水热转化技术

微藻亚/超临界水热转化技术由亚临界水热液化制油和超临界水气化制氢两部分组成。

微藻亚临界水热液化制油是指当温度处于100~374.15℃、压力处于0.1~22.1MPa，且保持水为液态的亚临界水条件下，生物质发生异构化、重整、解聚、缩合反应等一系列复杂反应形成生物油的过程。

                                                       

微藻超临界水气化制氢是指在水温度和压力均高于临界点（374.15℃/22.1MPa）的条件下，有机物通过快速分解、水汽重整、水气转化等反应快速生成富氢气体，被誉为最具发展潜力的制氢技术。