推進(jìn)分布式供能多能源互補發(fā)電 促進(jìn)燃煤電站低碳排放

近年來(lái)，分布式供能與可再生能源實(shí)驗室組織承擔了國家分布式能源“973”項目，在能的綜合梯級利用理論、微小型動(dòng)力、余熱利用和系統集成方法及驗證方面取得諸多成果，驗收成績(jì)在能源領(lǐng)域同期項目中名列前茅。

針對槽式太陽(yáng)能集熱技術(shù)年均集熱效率低，管路復雜的問(wèn)題，中國科學(xué)院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實(shí)驗室提出了廣角跟蹤拋物槽式集熱技術(shù)。

在實(shí)驗室主任金紅光院士的帶領(lǐng)下，實(shí)驗室團隊正為實(shí)現能源的低碳排放而努力。

推進(jìn)分布式供能

分布式供能與可再生能源實(shí)驗室副主任郝勇在接受《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)：“城市里的電廠(chǎng)采用集中發(fā)電模式，再將電傳輸給每家每戶(hù)，然而這種傳統的發(fā)電模式在傳輸過(guò)程中電量的損失不可避免。”

實(shí)驗室主攻的分布式供能系統可以有效解決能源的浪費，因為它位于或臨近用戶(hù)，可以滿(mǎn)足用戶(hù)多種能量(冷、熱、電等)需求。另外，分布式供能系統就地取材，比如用太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源來(lái)發(fā)電。

“這類(lèi)可再生能源不僅分布廣泛，還能夠通過(guò)分布式供能系統實(shí)現高效利用。”郝勇說(shuō)。分布式供能系統從能量供應角度，重點(diǎn)強調系統集成能量配置的聯(lián)產(chǎn)功能;從用戶(hù)需求角度，重點(diǎn)強調負荷牽引式能量供應的聯(lián)供功能。

實(shí)驗室研究員楊金福指出，基于能量等值互補與交換原理的供需銜接式供能系統，具有系統功能集成的靈活、可靠與經(jīng)濟、環(huán)保性，實(shí)現滿(mǎn)足用戶(hù)多種能量變化的需求牽引，進(jìn)行供需“無(wú)縫”銜接的系統集成技術(shù)，并向規?；?、智能化的方向發(fā)展。

近年來(lái)，分布式供能與可再生能源實(shí)驗室組織承擔了國家分布式能源“973”項目，在能的綜合梯級利用理論、微小型動(dòng)力、余熱利用和系統集成方法及驗證方面取得諸多成果，驗收成績(jì)在能源領(lǐng)域同期項目中名列前茅。

多能源互補發(fā)電

當前，可再生能源憑借取之不盡和清潔環(huán)保等優(yōu)勢，正在成為世界能源舞臺上的主角，并將逐漸取代化石燃料。

郝勇表示，將太陽(yáng)能與成熟的常規發(fā)電技術(shù)整合，進(jìn)行多能源互補發(fā)電，不僅可降低開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的技術(shù)和經(jīng)濟風(fēng)險，有效解決太陽(yáng)能利用不穩定和蓄熱技術(shù)不成熟等技術(shù)瓶頸問(wèn)題，還能實(shí)現高效、低成本地利用太陽(yáng)能。

在中低溫太陽(yáng)能熱化學(xué)互補發(fā)電技術(shù)方面，分布式供能與可再生能源實(shí)驗室原創(chuàng )性提出并研制了15kW槽式太陽(yáng)能驅動(dòng)甲醇裂解合成氣的內燃機發(fā)電裝置，成功實(shí)現了300℃太陽(yáng)能燃料發(fā)電，太陽(yáng)能年均凈發(fā)電效率達到25%，標志著(zhù)太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電實(shí)驗樣機研制的重大突破，為該技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)提供了堅實(shí)基礎。

實(shí)驗室還原創(chuàng )性提出部分旋轉的槽式聚光集熱新方法，研發(fā)了變輻照主動(dòng)調控聚光集熱場(chǎng)技術(shù)，開(kāi)展我國首座10MW光煤互補示范電站關(guān)鍵技術(shù)的研究。實(shí)驗室不僅研制了百kW級太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電樣機，還在鄭州富士康能源站建立槽式太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電示范裝置。

太陽(yáng)能與火電機組互補發(fā)電可使中低溫太陽(yáng)能熱發(fā)電規模發(fā)展到單臺容量幾萬(wàn)千瓦，與一座太陽(yáng)能單獨發(fā)電電站規模相當，因此具有低成本、規?；_(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源的潛力。

低能耗捕集CO2

燃煤電站的CO2減排是煤炭清潔、低碳、高效利用的重要課題之一。傳統的燃煤電站采用的是“先污染、后治理”鏈式方式，即從煤燃燒后的尾氣中捕集CO2。采用傳統燃燒后捕集90%的CO2，會(huì )使電廠(chǎng)發(fā)電效率下降10～15個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)電成本上升70%～110%。

針對傳統燃煤電站CO2捕集能耗和成本高的缺陷，分布式供能與可再生能源實(shí)驗室以燃料轉化過(guò)程的做功能力利用與CO2生成、遷移之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為突破口，提出了“燃料轉化過(guò)程化學(xué)能梯級利用與CO2捕集一體化”的思路，即在減小燃料轉化過(guò)程的不可逆損失的同時(shí)，實(shí)現CO2的定向富集，從而減小CO2分離能耗，在CO2形成的源頭實(shí)現低能耗的CO2捕集。

基于“一體化”思路，實(shí)驗室開(kāi)展了燃料轉化過(guò)程的不可逆損失與CO2富集耦合機理研究，開(kāi)發(fā)了“煤炭碳氫元素定向氣化與CO2富集一體化”方法、化學(xué)鏈燃燒技術(shù)與方法、控制CO2的煤基化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等。

目前，實(shí)驗室研究團隊搭建了10kW級的燃料轉化與二氧化碳富集一體化實(shí)驗臺，用于研究燃料轉化過(guò)程中CO2富集機理，為實(shí)現“煤炭碳氫組分定向氣化與CO2富集”、煤化工及化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)方向CO2提供實(shí)驗依據。