实验室里的降碳研究

民生   2024-11-05 17:25   江苏  


11月4日,在中国矿业大学电气化低碳技术研究中心,原熙博教授正在跟团队成员集中攻关新一代宽禁带电力电子器件功率模块并联和主动均流技术,进一步提升储能设备的功率和转换效率。连日来,记者走访中国矿业大学校园里的减碳降碳相关研究实验室,了解绿色低碳技术研究进展。




新材料为储能发展破局



随着全球对能源转型问题的重视,能够满足新能源电力即时存储、释放,实现削峰填谷的储能产业迎来重大发展机遇期。
截至2024年6月底,我国风电光伏发电合计装机已超过煤电装机,据统计2023年我国新能源发电量占总发电量的15.6%。“随着新能源装机持续增长,系统调节能力不足问题逐渐凸显,研发选址灵活、建设周期短、响应快速灵活的新型储能,加快推进先进储能技术规模化应用势在必行。”中国矿业大学电气工程学院院长、电气工程学科带头人原熙博教授介绍说。
在矿大电气化低碳技术研究中心,国际首台500千瓦大功率碳化硅电力电子储能变流器竖立窗边,这台基于新一代宽禁带电力电子器件的储能设备能量转化率可达99%。如果一个家庭用户用电量以5个千瓦来计算,该设备可为100个家庭提供充足电能。
“这台储能变流器设备实际上是由5个100千瓦的变流器组成,可以根据能源需求组合使用,灵活小巧的储能优势便于拓展工业及交通领域应用新能源。”原熙博说。
电气化低碳技术研究中心同时挂牌中欧电气化低碳技术联合实验室,积极应对气候变化是全球普遍共识,原熙博联合国际专家共同推进高效电能变换、电气低碳化技术发展。在他的构想中,通过跨时区不间断收集新能源,组建高压直流输电全球网络互联,构建全新电力库,实现全球范围内新能源存储调配。


CCUS解锁化石能源清洁利用之路



CCUS是指可有效用于捕集二氧化碳的技术,可以将生产过程中排放的二氧化碳捕集、封存,或提纯后投入新生产过程中循环再利用,是目前为止唯一能够大量减少工业流程温室气体排放的手段,也是应对全球气候变化的关键技术之一。

走进中国矿业大学二氧化碳捕集与利用实验室,碳中和研究院研究员、博士生导师陆诗建指着桌上不同的绿色化学材料向记者介绍:“这些是我们研究开发出的高吸收容量、低解吸温度的CO2吸收剂,这些是加速再生反应速率的催化剂,与团队自主研发的热泵式多工艺耦合能量梯级利用节能技术、高通量反应器、三腔室分相器,一同形成低能耗二氧化碳捕集技术与工艺包,使二氧化碳捕集率大于90%,再生能耗降至2.0GJ/tCO2以下,达到国际领先水平。”

碳排放曾经是石油行业最头疼的“老大难”。如今却成了推动石油增产、能源绿色低碳转型的“香饽饽”。

陆诗建指导团队成员进行二氧化碳捕集实验。

由陆诗建团队参与的“齐鲁石化-胜利油田100万吨/年CO2捕集与驱油封存工程”,是国内首个百万吨CCUS项目,打通二氧化碳捕集、利用与封存的全产业链,实现二氧化碳从采到用的闭环。“据该项目测算,一年CCUS技术‘吃碳’本领相当于植树近900万棵,近60万辆经济型轿车停开一年。”陆诗建说。


零能耗小屋的建筑智慧



每年秋季,矿大校园里的花海引来很多学生打卡出片。花海旁有一幢颇具科技感的木质小屋挂牌建筑、能源与环境跨专业联合实验室,这幢建筑是以太阳能为主要能源,绿色环保、零能耗小屋。

零能耗小屋设计在第三届中国国际太阳能十项全能竞赛上展示。

零能耗小屋的能源供给主要来自于太阳能,建筑屋顶使用太阳能集热器和晶硅光伏,廊沿正面使用彩色光伏。通过完全依靠太阳能及被动式设计手段,零能耗小屋实现能源自给自足,据实测,建筑全年发电量约为1.4万度,而建筑全年耗电量约为6000度,产能远大于耗能,不仅实现了建筑全年零能耗运行,还能对储能电池进行充电,并向电网输送。

“整个系统使用了光电、光热、地热三种能源技术。经过测算,建筑的产能大于整个建筑的耗能,符合‘零能耗’建筑的标准。”零能耗小屋设计者之一、中国矿业大学建筑与设计学院建筑系副主任姚刚介绍。

利用太阳能为一座房屋的运转提供能量,并非易事。夏季太阳能比较充足,太阳能转化为电能和热能可以满足生活所需,而冬季就略差一些。零能耗小屋团队自主研发改良版地源热泵系统,夏季将经过太阳能集热器产生的热水注入地下,给大地加热;冬季再进行提取。大地相当于一个储热装置,助力小屋实现跨季节性储能。

此外,房屋还致力打造智能、更人性化的室内环境。比如,一条语音指令,即可遥控室内顶灯和电动窗帘;一键触摸,便能实现对家用电器的远程操控。

“房屋建造过程,是团队在能源高效清洁利用方面的一次有益尝试和探索,团队在跨季节冷热双储系统、优化集热墙等方面取得前沿研究成果,在能源利用、环境综合治理等方面提出大量原创性构想,丰富师生们在能源利用领域的实践经验。”零能耗小屋设计者之一、矿大能动院教授陈宁说。


信息来源:交汇点新闻



主管:徐州市生态环境局
主办:徐州市环保宣教中心
主编:曹晓煜
审核:佟润雪
作者:陈彤 华夏 李同欢
版式:悦景




往期推荐

以履职之力擦亮生态之绿
市委常委会召开会议学习贯彻习近平总书记重要讲话精神:坚决扛起督察整改重大责任 持续提升生态文明建设水平
守护候鸟迁徙“生命线”


点分享
点收藏
点在看
点点赞

生态徐州
发布国家、省和市委市政府关于生态环境方面的时政,公布区域环境质量状况,环保动态信息,倡导绿色生态理念,共建生态家园。
 最新文章