2015年3月2日

空氣壓縮風光互補新思路

壓縮空氣幾乎在所有工業都有應用,各單位自備各種型號的空壓機各自運轉,耗電驚人、浪費嚴重。若能把所有終端的中小壓縮機,整合為巨型壓縮機與巨型風車,對接產生巨量壓縮空氣……

作者/貢 茅(祖籍江蘇,任教於南昌大學,喜愛發明創新,在發動機、節能、新能源利用、特殊機場、新概念航母等領域做了開創性研究)

壓縮空氣絕大多數是由電能轉化而來的,僅中國空壓機系統的年耗電就高達近3千億度,電力是第二階能源,那壓縮空氣就是第三階能源了。據業內人士估計,對空壓機進行變頻改造,可節能30%。

風能和光熱能本來就變化多端極不穩定,類似變頻系統,好不容易把它們的能量給轉化為穩定、恆頻的電能了,卻又要改變頻,變回到變速運轉的機械能。這就奇怪了,為何不把風車忽轉忽停/忽快忽慢所天生具有的變頻/變速運轉的特性,與可以變速運轉的壓縮機直接匹配,產出的壓縮空氣直接提供用戶使用呢?為何不跳出循環往復、浪費能量的迴圈呢?若跳出這個怪迴圈,壓縮空氣就變回到第一階能源!

現在對風能、太陽能、波浪能、潮汐能等可再生能源的開發利用都彙聚到一個共同點──電,由於這些能量的波動性導致轉化出的電也是波動的,而電能和電器的匹配卻是要平穩接駁,電最好要即發即用、穩發穩用。

作為世界第一的風力發電大國,中國棄風限電(風力發電後卻無法全部並網使用,只好丟棄浪費掉一部分)的現象引起廣泛關注,在局部地區也很嚴重。大規模風電消納一直都是世界性難題,國外也面臨棄風問題。2013年2月2日,《經濟學人》報導,德國現有的風電水準,在大風的日子,電網操作員也必須關閉機輪,因為沒地方來儲存這些能量。當陰雲時,德國南部很多太陽能的輸出就會減少幾十萬千瓦,這樣的效果,就像關閉了一座中型火力發電站。為了預防這種兩者同時供能不足的情況,仍然需要建造大量的可靠能源作為「備份」,大幅提升了利用清潔能源的代價。

客觀上講,風、光產業「風光」不再,與整個宏觀經濟環境有關。但現有的儲能技術不過關,戰略方向不明也是重要原因。所以新能源、智能電網、電動汽車,這三大新興產業發展的瓶頸都指向同一項技術──儲能技術。......【更多內容請閱讀科學月刊第543期】

沒有留言: