《清洁能源概述》课件.ppt

*************************************新一代核能技术小型模块化反应堆小型模块化反应堆(SMR)是指电功率一般不超过300MWe的核反应堆，具有模块化设计、工厂预制、现场快速安装等特点。与传统大型核电站相比，SMR投资规模小、建设周期短、选址灵活、安全性高，特别适合分布式能源应用和偏远地区使用。目前已有多种SMR设计在开发中，如美国NuScale、中国玲龙一号、俄罗斯KLT-40S等，部分已进入商业化阶段。SMR内置多重被动安全系统，即使在完全失电情况下也能自然冷却，大大降低了严重事故风险。同时，标准化设计和批量生产可显著降低成本，提高经济性。未来SMR有望成为清洁基荷电力的重要补充，支持高比例可再生能源并网。核聚变研究进展核聚变被视为人类未来的终极能源，具有燃料资源丰富(海水中的氘)、安全性高(无链式反应风险)、无长寿命放射性废物等优势。当前核聚变研究主要沿两条技术路线：磁约束聚变(如托卡马克装置)和惯性约束聚变(如激光点火装置)。2022年12月，美国国家点火装置(NIF)首次实现聚变能量增益大于1的点火里程碑。中国的人造太阳EAST装置在等离子体长脉冲运行方面取得突破。国际热核聚变实验堆(ITER)正在法国建设中，将成为世界上规模最大的聚变实验装置。尽管取得重要进展，商业化核聚变发电仍面临材料、控制、能量转换等多方面挑战，预计至少需20-30年时间。智能电网技术双向通信智能电网的核心特征是实现能源和信息的双向流动。通过先进的通信技术如5G、物联网、光纤网络等，电网可以实时收集海量数据并进行处理分析，包括发电设备状态、输配电网络运行参数、终端用户用电行为等。这种双向通信能力使电网运营商能及时响应系统变化，优化调度策略，提高系统安全性和可靠性。负荷平衡随着间歇性可再生能源比例提高，电网需要更强的负荷平衡能力。智能电网通过需求响应、价格信号和自动控制等机制，调节用电负荷以匹配发电曲线。例如，在可再生能源发电高峰时段，智能系统可自动启动蓄冷、蓄热、电动汽车充电等灵活负荷；在低谷时段则减少这些可调负荷。这种以需适应供的方式，大大提高了电网消纳清洁能源的能力。自愈能力智能电网具备故障自检测、自诊断和自恢复能力，大幅提高系统韧性。通过分布式传感器网络和先进算法，智能电网能够快速识别故障点，自动隔离故障区域，重构供电路径，最大限度减少停电范围和时间。这种自愈能力对于应对极端天气事件和物理攻击尤为重要，能显著提高电力系统的可靠性和安全性。先进储能系统固态电池固态电池是锂离子电池技术的重大突破，用固态电解质替代传统液态电解质，具有能量密度高、安全性好、循环寿命长等优势。理论上，固态电池能量密度可达400-500Wh/kg，是当前锂离子电池的两倍以上。固态电解质材料主要包括氧化物、硫化物和聚合物三大类，各有优缺点。目前挑战包括界面接触问题、低温导电性、规模化制造等，预计2025-2030年有望实现商业化突破。压缩空气储能压缩空气储能(CAES)是一种大规模长时间储能技术，通过电力压缩空气并储存在地下洞穴或储罐中，需要时释放空气驱动涡轮机发电。传统CAES系统效率约50-60%，新型绝热压缩空气储能系统通过回收压缩热量，效率可提高至70-80%。CAES具有容量大、寿命长、成本低等优势，特别适合电网侧大规模调峰应用，是抽水蓄能之外另一重要的长时间储能选择。液流电池液流电池通过电解液中活性物质的氧化还原反应储存能量，其独特之处在于能量和功率可独立设计——能量取决于电解液体积，功率取决于电极面积。这使其特别适合长时间大容量储能需求。主要类型包括全钒液流电池、锌溴液流电池等。液流电池具有循环寿命长(10000次)、安全性高、响应速度快等优点，但能量密度较低，系统复杂性高，目前成本仍然偏高。碳捕获与利用直接空气捕获直接空气捕获(DAC)技术从大气中直接提取二氧化碳，是应对分散排放源和历史累积排放的重要手段。当前主流DAC技术分为液体吸附剂法和固体吸附剂法两种路线。尽管技术可行性已得到验证，但能耗高、成本高是主要挑战——当前捕获成本约为200-600美元/吨CO?，远高于烟道气捕获。全球已建成多个商业化DAC设施，最大单体捕获能力达4000吨CO?/年。碳矿化碳矿化是将CO?与含钙镁矿物质(如蛇纹石、橄榄石等)反应，形成稳定碳酸盐的过程，可实现CO?永久固定。这一过程在自然界缓慢进行，但通过工程手段可大大加速。碳矿化技术路线包括直接矿化和间接矿化，可利用工业废渣如钢渣、水泥窑灰等作为反应原料，既处理废物又固定碳，一举两得。冰岛Carbfix项目已成功将CO?注入玄武岩中，2年内实现95%以上的碳酸盐