搜索
新能源技术2018NewEnergyTechnology文案/常龙/汇报/常龙SYNOPSIS提要“对新能源、新技术一概排斥，不重视，不愿意投入精力研究，更不愿意以战略决心和优势资源投入，就会自己打败自己，自己封杀自己的明天。”“我们必须塑造华信新的能力，从原来资源、资本密集型公司，向“知识技术密集型”企业升级。形成人人善于学习和思考的氛围，让善于学习成为华信新的企业文化特征，成为“学习型组织”。”CONTENTS目录可燃冰02燃料电池03核聚变反应01地热能06超导风机05石墨烯04NUCLEARFUSIONREACTION核聚变反应质能方程的提出揭示了质量与能量的关系，为核能源奠定了理论基础。1千克物质全部转化为能量，大约产生250亿度电012016年，我国发电总量6万亿度，理论上只需要240公斤物质就能满足我国一年的用电需求。02核裂变中大约1‰、核聚变中大约7‰的物质变成了能量。03NUCLEARFUSIONREACTION核聚变反应原理：轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量。第一代：氘氚聚变反应第二代：氘和氦3聚变反应第三代：氦3和氦3聚变反应NUCLEARFUSIONREACTION核聚变反应核聚变释放的能量比核裂变更大无高端核废料，可不对环境构成大的污染燃料供应充足，地球上重氢有10万亿吨反应要求与技术要求极高优劣势NUCLEARFUSIONREACTION核聚变反应模块式仿星器目前，人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。在可控制核聚变方面也取得了重大进展。主要的几种可控核聚变方式有：磁约束核聚变(托卡马克)、激光约束(惯性约束)核聚变、超声波核聚变。其中利用磁约束聚变装置中的模块式仿星器已经接近商业堆的规模。我国也有了HT—7、EAST、HL—2A、J—TEXT、SUNIST等聚变装置。部分核聚变技术走在了世界前列。NATURALGASHYDRATE可燃冰可燃冰，分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。其资源密度高，全球分布广泛，具有极高的资源价值。科学家估计，海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。NATURALGASHYDRATE可燃冰01高压形成压力一般要高于10Mpa02温度一般要求温度低于0℃~10℃03资源丰富的天然气和适量的水可燃冰的三个条件决定了可燃冰分布的地理位置，也导致了开采的困难。如果不能满足低温高压的条件，可燃冰就会分解CH4·8H2OCH4＋8H2O加压或降温NATURALGASHYDRATE可燃冰能量高分布广埋藏浅规模大1m3可燃冰相当于3口之家半年的天然气使用需求。海洋中可燃冰储藏的碳含量约为1.2万亿吨，陆地上已探明储量约有0.5万亿吨，相当于所有探明化石能源碳总和的2倍。海底可燃冰分布约4000万平方公里。我国主要在东海、南海、青藏高原以及东北冻土带。NATURALGASHYDRATE可燃冰对可燃冰层进行加热，使可燃冰分解成水和天然气。但是这种方法尚未解决热能利用率低下的问题，而且只能进行局部加热，有待进一步完善。热激发开采法利用降低压力促使可燃冰分解。这种方法成本低，适合大面积开采，但是它对可燃冰矿藏的性质有要求，只有在可燃冰藏于温压平衡边界附近时，减压开采法才经济可行。减压开采法在储层注入抑制剂（甲醇、乙二醇、氯化钙等）以打破水合物平衡，造成部分可燃冰的分解化学试剂法利用温度相对较高的海水由高压泵通过注入井注入水合物储层，在加热水合物储层的同时还是其产生人工裂缝，为分解气体提供通道，而达到开采的目的，是强化的热激发和减压开采结合的方法。水力压裂法01020403NATURALGASHYDRATE可燃冰1999年中国地质勘查局科技人员首次在南海西沙海槽发现了显示天然气水合物存在的地震异常信息2005年中国首次发现世界上规模最大被称做为“可燃冰”存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区，面积约430平方公里。2007年中国在南海北部首次采样成功，证实了在中国南海蕴藏着丰富的“可燃冰”资源，标志着中国可燃冰研究进入世界先进行列。2009年在青藏高原发现了可燃冰，初略的估算，远景资源量至少有350亿吨油气当量。2013年中国海洋地质科技人员在广东沿海珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度天然气水合物样品，并通过钻探获得了可观的控制储量。2017年中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功我国可燃冰发展状况据估算，我国可燃冰总资源量约为84万亿立方米，其中东海、南海海域分别约为3.4万亿立方米和65万亿立方米，陆地上青藏高原、东北冻土带分别为12.5万亿立方米和2.8万亿立方米。可燃冰NATURALGASHYDRATE开采技术层面尚未找到一个适合我国现状的高效率、低风险方法。开采技术上不成熟资金需求巨大，企业进入门槛高。企业前期需要投入大量人力物力和财力，不是一般企业可以承受的，目前只有几家国有企业在进行投资。行业壁垒一旦可燃冰大量开采，必然释放大量甲烷气体，可能造成全球温室效应加剧。同时，海底可燃冰的分解会导致海洋斜坡稳定性降低，破坏海洋生态平衡。环境影响难以预料RUELCELL燃料电池燃料电池是一种不经过燃烧，将燃料化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置。其是由正负极、电解液及催化剂组成。燃料电池具有高效率和排放低等特点。而且对燃料的选择性非常高，包括纯氢气、甲醇、乙醇、天然气等都可以作为燃料电池燃料。另外燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是外设装备提供燃料和氧化剂。燃料电池的应用RUELCELL燃料电池燃料电池通过氧与氢结合成水的简单化学反应而发电AFC碱性燃料电池PEMFC质子交换膜燃料电池PAFC磷酸燃料电池MCFC熔融碳酸燃料电池SOFC固态氧燃料电池RUELCELL燃料电池燃料电池类型AFCPAFCMCFCSOFCPEMFC比功率（W/kg)35~105100~22030~4015~20300~1000单位面积功率（W/cm2)0.50.10.20.31~2燃料种类H2天然气、甲醇天然气H2、COH2氧化物种类O2空气空气空气空气发电效率（%）45~6035~6045~6050~6060启动时间几分钟2~4h≧10h≧10h几分钟反应温度（℃）50~200180~220600~700750~100025~105应用情况太空、军事分布式发电大型发电厂大型发电厂燃料电池汽车RUELCELL燃料电池清华大学科研人员研制出新型铂/碳电极催化剂长春应用化学研究所研制出纳米级高活性电催化剂用作阳极催化剂1北京世纪富原燃料电池有限公司开发出横板涂敷法北京太阳能新技术公司研制出陶瓷型无机复合材料厚膜电极2清华大学研制出聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸PEM3天津电源研究所研制出实用新型双极板4吉林大学研制出固体复合电解质5催化剂电极组合件质子交换膜双极板电解质我国在燃料电池方面的最新成就丰田氢燃料FV2概念车充电3分钟可续航500千米，并且行驶时排放物只有水，实现了二氧化碳污染物零排放。2008年至今，车载燃料电池系统的成本下降50%以上，性能已能满足整车要求。2014年，现代途胜燃料电池汽车和丰田新款燃料电池汽车Mirai上市；2015年开始，本田、通用、福特、奔驰等都将在3年内推出量产车型。奥迪与德国燃料电池Sunfire合作生产车用新型燃料“e-燃油”，它由水、二氧化碳和氢气制成。和汽油这类化石燃料不同，奥迪的这种合成燃料不会增加任何碳排放，因为原料来自大气中现成的二氧化碳。上汽集团展示的第四代氢燃料950插电式混合动力轿车加氢3-5分钟，能行驶400千米，时速可达160千米。燃料电池汽车发展GRAPHENE石墨烯石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。石墨烯是构建多种碳同素异形体的基本单元。通俗的讲如果将石墨比作一本书的话，那么单层石墨烯就是其中的一张纸。GRAPHENE石墨烯力学性质已知强度最高的材料之一，具有很好的韧性，比世界是最好的钢铁高100倍，比钻石还坚硬。如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。光学特性石墨烯具有非常良好的光学特性，看上去几乎是透明的。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性。其他特性非极性溶剂中表现出良好的溶解性；具有超疏水性和超亲油性；具有芳烃的性质；电子效应石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V-s），超过了硅材料的10倍，是目前已知载流子迁移率最高的物质锑化铟（InSb）的两倍以上。热性能具有非常好的热传导性能，是目前为止导热系数最高的碳材料。石墨烯材料的一些应用1nm100nm10μm1mm10cm10m1km100km10000km尺寸应用单电子晶体管两极性晶体管大功率太赫激光元器件柔性晶体管超高灵敏度传感器锂电池等负极材料有机太阳能电池用材料接触面板用透明导电薄膜运动器材超级电容器电极材料显示器及太阳能电池窗口电极汽车/飞机的构造体等输电线路太空电梯储氢材料GRAPHENE石墨烯生产方法产品尺寸产品质量制造成本是否适合产业化微机械剥离法中小尺寸分子结构较为完整较低否外延生长法大尺寸薄片不容易与SiC分离较高小规模生产氧化石墨还原法大尺寸分子结构较容易被破坏较低适合规模生产气相沉积法大尺寸结构完整、质量较好较高适合规模生产GRAPHENE石墨烯中国石墨烯薄膜专利分布图全球石墨烯技术专利地区分布图中国在石墨烯研究处于世界领先位置。根据中华人民共和国知识产权局、Wind数据库资料，2015年中国专利申请数量达7925个，居全球第一。而从专利布局来看，企业和学校总占比达80%以上，公司占比低于学校，但产业化进程提速有限。石墨烯粉体存在着制应用难、原始创新少等问题急需解决。但与粉体相比，薄膜领域的研究进展和取得成果相对比较成熟集中，不像粉体那样有比较多的企业拥有技术和产线。正是由于目前石墨烯薄膜的相关技术拥有者较少，所以产能投放规模也相对较少，目前国内已建成的石墨烯薄膜生产线主要有4条。SUPERCONTECTINGWINDTURBINE超导风机超导超导是指某些物质在一定温度条件下电阻降为零的性质。特点发电效率高、体积小、重量轻超导风机超导风机就是在风力发电机中用高温超导体来代替普通电机的铜线圈作为电机励磁绕组的电机。SUPERCONTECTINGWINDTURBINE超导风机双馈异步风力发电机直驱式风力发电机永磁发电机带领风电行业成功走向了5MW级别，但兆瓦级双馈式和直驱永磁等电机组都又沉又大。因为在目前的技术条件下8/10MW是一个门槛，如果想更大一点儿，发电机的尺寸和重量会非常大是不现实的。超导技术是当前唯一可以解决发电机过大过重的技术。超导体的零电阻特性不仅解决了散热问题，而且由于电流密度较传统电机提高数倍乃至数十倍，功率密度将会大幅提升。因此，同样功率条件下，超导发电机的重量、体积和材料消耗将远远小于传统发电机。AMSC研发的SeaTitan10MW风电机组核心部分采用高温超导发电机系统，它在全功率时电能损失能降低一半。这项新技术还具有风机功率密度高、部分负载效率高、噪音小、没有谐波、易于维护等优点。AMSC（美国超导）公司由西班牙Tecnalia能源公司和德国Karisruhe技术研究所联合领导的欧洲SUPRAPOWER项目研究目标是利用超导体的巨大潜力来发展风能。目前项目的样机测试等后续进展还没有进一步的消息。Technalia&Karisruhe项目远景设计的一款大兆瓦智能风电机组实施EcoSwing超导风机计划。与传统的发电机相比，EcoSwing超导风机的优势在于其在输出相同转矩下，重量可以减轻40%以上，这使整个机舱的重量减轻25%，而且也会成比例地减少其他原材料的用量。中国远景能源030102SUPERCONTECTINGWINDTURBINE超导风机GEOTHERMALENERGY地热能地热能是地球内部贮存的热能,它包括地球深层由地球本身放射性元素衰变产生的热能及地球浅层由接收太阳能而产生的热能。前者以地下热水和水蒸气