電力科技信息

智能電網(wǎng)國(guó)際團(tuán)體發(fā)表系統(tǒng)用蓄電池研究報(bào)告

日前，智能電網(wǎng)相關(guān)國(guó)際團(tuán)體GSGF發(fā)表了關(guān)于電網(wǎng)蓄電的報(bào)告，報(bào)告總結(jié)了系統(tǒng)用蓄電池工作組約1年半以來(lái)的研究?jī)?nèi)容。從電網(wǎng)的蓄電池運(yùn)用中，給出了具有實(shí)用性且普及的可能性高的評(píng)價(jià)。

報(bào)告預(yù)測(cè)，蓄電池今后將用于穩(wěn)定頻率，其后應(yīng)用范圍還將擴(kuò)展到協(xié)調(diào)各地區(qū)負(fù)載和錯(cuò)峰上。隨著這些應(yīng)用的普及，蓄電池的產(chǎn)量將會(huì)增加，制造成本會(huì)下降。成本降低后，應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大到微電網(wǎng)及與可再生能源電源系統(tǒng)的整合等。

與可再生能源電源系統(tǒng)的整合，設(shè)想將成為使用蓄電池的最大儲(chǔ)能市場(chǎng)。報(bào)告將這種展望的實(shí)現(xiàn)作為條件，提出了要依靠完善制度的建議，如介紹了愛爾蘭正在制定的蓄電池功能評(píng)價(jià)制度。由這項(xiàng)制度，電網(wǎng)可以整合的可再生能源發(fā)電的潛力將會(huì)增長(zhǎng)，從而電網(wǎng)的效率會(huì)提高。

來(lái)源：電纜網(wǎng)

美國(guó)麻省理工大學(xué)在液態(tài)金屬領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)雙重突破

液態(tài)金屬是我國(guó)在全球范圍內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的原創(chuàng)科技之一。近期，該領(lǐng)域曝出了不少技術(shù)突破。美國(guó)麻省理工大學(xué)官網(wǎng)宣布，該校研究團(tuán)隊(duì)近日發(fā)明了一種液態(tài)金屬鋰電池，利用混合液態(tài)金屬制作電極，能大幅提升電池使用壽命。

麻省理工大學(xué)材料化學(xué)系教授唐納德·薩多韋教授，研究液態(tài)金屬電池項(xiàng)目已有10年，致力于通過(guò)材料革命來(lái)制造低成本、大儲(chǔ)存量的電池。通常而言，電池的電極是固體的，而在使用了多種液態(tài)金屬后，由于密度不同以及非混合性，因此電池可以在更加復(fù)雜的環(huán)境下保持獨(dú)立運(yùn)行，增加使用壽命。薩多韋教授的團(tuán)隊(duì)在獲得了美國(guó)高等能源研究計(jì)劃局1 100萬(wàn)美元的研究經(jīng)費(fèi)后，技術(shù)研發(fā)主要以可再生能源儲(chǔ)能為主。

在原來(lái)使用液態(tài)銻做電極材料時(shí)，電池系統(tǒng)需要保持700℃的高溫才能夠運(yùn)行，2014年9月，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了使用鋰、鉛和銻的混合金屬制作電極，使得電池的工作溫度降低至400～500℃，提升了電池的耐用性。而在今年1月，通過(guò)使用鋰與鉍以及混合氫氧化物的液態(tài)金屬，團(tuán)隊(duì)將電池的工作溫度降低到了270℃。唐納德·薩多韋教授表示，這項(xiàng)技術(shù)同樣適用于民用鋰電池。

機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，液態(tài)金屬可在高性能服務(wù)器、筆記本電腦以及通訊基站的芯片熱管理中獲得廣泛應(yīng)用。

來(lái)源：中國(guó)新能源網(wǎng)

終端用能方式變革為電力發(fā)展注入新活力

能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大氣污染治理，終端用能方式變革，將為電力發(fā)展轉(zhuǎn)型注入新的活力。未來(lái)電力工業(yè)必須以科學(xué)規(guī)劃為引領(lǐng)，做好當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、能源與環(huán)境的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

今后一段時(shí)期，我國(guó)能源電力行業(yè)將著力推進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展和綠色發(fā)展，一是加快能源技術(shù)創(chuàng)新，建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系；二是不斷提高非化石能源比重，推動(dòng)煤炭等化石能源清潔高效利用；三是加快發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、水能、地?zé)崮?，安全高效發(fā)展核電；四是加強(qiáng)儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)建設(shè)，發(fā)展分布式能源，推行節(jié)能低碳電力調(diào)度；五是改革能源體制，形成有競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)機(jī)制。

目前，我國(guó)能源電力需求增長(zhǎng)放緩明顯。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷經(jīng)30多年的高速增長(zhǎng)，隨著資源環(huán)境約束增強(qiáng)、人口紅利逐步消失，以及產(chǎn)業(yè)升級(jí)等因素的影響，將逐步進(jìn)入到高效率、低成本、可持續(xù)的中高速發(fā)展階段。

隨著經(jīng)濟(jì)增速回落，能源消費(fèi)增速也將從以往的高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)回落至低速增長(zhǎng)階段。預(yù)計(jì)2020年我國(guó)能源消費(fèi)總量將達(dá)到47億～48億t標(biāo)準(zhǔn)煤，“十三五”期間我國(guó)能源需求平均年增長(zhǎng)2%左右；2030年能源消費(fèi)總量將達(dá)到53億～55億t標(biāo)準(zhǔn)煤，2020—2030年期間年均增速在1.5%左右。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)煤炭比重大幅下降、非化石能源和天然氣比重大幅上升的特點(diǎn)。

由于治理環(huán)境污染、節(jié)能減排、電氣化水平持續(xù)提升，電力消費(fèi)增速回落將明顯低于能源消費(fèi)增速回落。因此，未來(lái)電力需求增長(zhǎng)仍有較大空間。統(tǒng)計(jì)表明，中國(guó)近30年來(lái)電氣化水平提升與能源消費(fèi)強(qiáng)度下降呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，電能占終端能源消費(fèi)比重每提高1個(gè)百分點(diǎn)，單位GDP能耗下降3%～4%。實(shí)證研究表明，提升電氣化水平有利于全社會(huì)用能控制和節(jié)約，應(yīng)是未來(lái)長(zhǎng)期堅(jiān)持的方向。

綜合各種因素，預(yù)計(jì)“十三五”期間全國(guó)用電量年均增長(zhǎng)5%～6%，2020—2030年期間，電力需求年均增速進(jìn)一步回落至2.5%～3.5%，2030年以后，電力需求將趨于飽和，年用電量增長(zhǎng)進(jìn)入1%～2%的區(qū)間。

到2040年以后，隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程基本完成，以及人口達(dá)到峰值，我國(guó)電力需求增速將大幅下降，逐步進(jìn)入飽和階段。屆時(shí)，全社會(huì)用電量將達(dá)到11萬(wàn)億～14萬(wàn)億kWh，人均用電量將達(dá)到8 000～10 000 kWh，電能占終端能源的比重將提高到45%左右。電力需求進(jìn)入飽和階段，將呈現(xiàn)“先東后西”的區(qū)域梯度和“先工業(yè)后服務(wù)業(yè)”的行業(yè)梯度特點(diǎn)。

我國(guó)的能源電力結(jié)構(gòu)調(diào)整前所未有。以往，電力規(guī)劃面臨的形勢(shì)基本上是“供不應(yīng)求”。當(dāng)前，部分地區(qū)電力供過(guò)于求，如何合理規(guī)劃好各種發(fā)電能源，以更清潔、高效、綠色的方式滿足安全供應(yīng)，是當(dāng)前需要深入研究的問(wèn)題。未來(lái)，煤炭等常規(guī)化石能源將由供給不足轉(zhuǎn)向供給過(guò)剩，新能源快速發(fā)展，但也面臨局部消納難等問(wèn)題。

2014年，中國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)已分別達(dá)到9 700萬(wàn)kW、2 500萬(wàn)kW，分別居世界第一、第二位。但與此同時(shí)，新能源資源富集地區(qū)負(fù)荷水平不高，總體市場(chǎng)空間有限，消納面臨很大困難。從全國(guó)范圍來(lái)看，新能源電量占用電比重仍不到5%，區(qū)域性過(guò)剩和發(fā)展不平衡矛盾困擾著新能源的持續(xù)健康發(fā)展。

“十三五”期間，中國(guó)水、核、風(fēng)、太陽(yáng)能等非化石能源發(fā)電仍將快速發(fā)展，常規(guī)水電新增裝機(jī)規(guī)模或?qū)⑦_(dá)到0.6億kW以上，核電約0.3億kW，風(fēng)電約1.4億kW，太陽(yáng)能發(fā)電1.1億kW。發(fā)電量中，非化石能源發(fā)電的比重將上升至28%左右，煤電降至63%左右。到2020年，非化石能源利用總量超過(guò)7億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占一次能源消費(fèi)比重超過(guò)15%，其中，轉(zhuǎn)化為電力的非化石能源占84%。由此可見，電力在非化石能源的開發(fā)利用中始終居于中心地位。

預(yù)計(jì)到2030年，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重有望達(dá)到25%左右。屆時(shí)，全國(guó)電源總裝機(jī)將達(dá)到30.3億kW，其中，非化石能源裝機(jī)占比將從目前的32%提高到54%。

未來(lái)，我國(guó)風(fēng)電更多地布局在“三北”地區(qū)，太陽(yáng)能以集中與分散相結(jié)合?？紤]到負(fù)荷需求，調(diào)峰能力配置以及中東部地區(qū)環(huán)境治理等因素，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電及西南大水電必須跨區(qū)輸送，需要建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一的大市場(chǎng)。

基于以上分析，未來(lái)我國(guó)將呈現(xiàn)大規(guī)模的可再生能源發(fā)電“西電東送”、“北電南送”的電力流格局。預(yù)計(jì)2020年我國(guó)可再生能源跨區(qū)電力輸送規(guī)模有望達(dá)到約2億kW，2030年可再生能源電力流總規(guī)模有可能超過(guò)6億kW。

新能源大發(fā)展需要跨區(qū)輸送和消納。未來(lái)電力的跨區(qū)供應(yīng)和輸送將逐步過(guò)渡到以清潔能源為主導(dǎo)，特高壓直流主送新能源，提高清潔電力外送比重技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。通過(guò)優(yōu)化電源配比和運(yùn)行方式安排，新能源電量可達(dá)總輸送電量的85%以上，輸電通道利用水平可達(dá)5 500 h以上，輸電落地電價(jià)比受端建設(shè)的新電源上網(wǎng)電價(jià)低約0.02元/kWh以上，具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。從中長(zhǎng)期來(lái)看，特高壓直流或柔性大容量直流100%輸送新能源也具備可行性，輸電通道利用小時(shí)數(shù)在5 000～5 500 h，輸電到受端電價(jià)仍具有競(jìng)爭(zhēng)力。

智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新取得新進(jìn)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。新能源、分布式能源的靈活接入與高效消納，電動(dòng)汽車、新型儲(chǔ)能的推廣應(yīng)用，互動(dòng)用電、智能用電的蓬勃發(fā)展，是推動(dòng)智能電網(wǎng)技術(shù)普及和商業(yè)模式創(chuàng)新的重要引擎。

除此之外，新能源大規(guī)模融入電力系統(tǒng)，還需要引入市場(chǎng)手段和政策的優(yōu)化調(diào)整。

總的來(lái)說(shuō)，“十三五”及今后一段時(shí)期，中國(guó)電力工業(yè)面臨難得的歷史機(jī)遇，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大氣污染治理，終端用能方式變革，將為電力發(fā)展轉(zhuǎn)型注入新的活力。如何提質(zhì)增效、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、綠色發(fā)展，是永恒的主題。因此，未來(lái)電力工業(yè)必須以科學(xué)規(guī)劃為引領(lǐng)，做好當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、能源與環(huán)境的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，著力打造電力系統(tǒng)的升級(jí)版，更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)健康發(fā)展。

來(lái)源：亮報(bào)

中美化學(xué)家聯(lián)合發(fā)現(xiàn)PM2.5霧霾顆粒最初形成機(jī)制

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院及能源材料協(xié)同中心曾曉成教授和美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)前主席Joseph Francisco院士研究組合作，發(fā)現(xiàn)了硫酸氫銨在大氣中一種全新的形成機(jī)制。該成果近日發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上，并被美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《化學(xué)與工程新聞》選為科學(xué)焦點(diǎn)報(bào)道。

銨鹽——氨與酸反應(yīng)生成的由銨離子和酸根離子構(gòu)成的離子化合物，如硫酸銨（硫酸氫銨的后續(xù)物），是PM2.5霧霾顆粒的重要組成成分，并有觀點(diǎn)認(rèn)為其對(duì)PM2.5霧霾顆粒的最初形成起著至關(guān)重要的作用。

曾曉成和Francisco小組利用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬研究首次發(fā)現(xiàn)，氨氣可直接參與到三氧化硫與水的反應(yīng)中。在模擬中直接觀測(cè)到氨氣分子和三氧化硫分子在水團(tuán)簇中自發(fā)反應(yīng)形成硫酸氫銨的過(guò)程：氨氣和三氧化硫與水團(tuán)簇形成一種特殊的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)極大地促進(jìn)了水分子中氫原子向氨氣分子的轉(zhuǎn)移，從而形成銨根離子，而同時(shí)氫氧根則很快與三氧化硫分子結(jié)合形成硫酸氫根。

通過(guò)進(jìn)一步研究，確認(rèn)了反應(yīng)路徑，發(fā)現(xiàn)三分子水團(tuán)簇中第三個(gè)水分子的存在有助于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形成，而該環(huán)狀結(jié)構(gòu)能將反應(yīng)能壘（化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中必須超過(guò)的能量，有如跨欄中的欄高）降至幾近為零，從而大大增加了硫酸氫銨在大氣水團(tuán)簇中的形成速度，在納米水滴表面也觀測(cè)到同樣的反應(yīng)機(jī)理。

這種能壘近乎為零的新型反應(yīng)機(jī)理的發(fā)現(xiàn)，表明氨氣可以直接參與并加速大氣中硫酸氫銨及硫酸銨的形成，從而對(duì)大氣中霧霾顆粒的形成起到至關(guān)重要的作用。

來(lái)源：北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)