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智能无线核相仪电力——将全面翻新低效能发电站和老化的电网

日期:2011-08-11浏览:1124次

每年,仅因为断电给中国造成的经济损失就高达数千亿元,而断电的原因很多都是由于老化的电网所造成的。同时,中国2009年的用电量达到了 36430亿千瓦时。

在杭州,缺电的状况正由季节性缺电变为全年性缺电,为了让市民了解到当天的用电紧缺情况,自觉采取措施减少电力消费,当地电力部门正在像预报天气那样进行“用电紧缺指数”预测。

所以,未来更聪明的智能电网肯定将会大派用场,但我们还需要更多像下面这样的创新技术才能及时*用电缺口。

不会漏电的超导电线任务:用电荷通过能力10倍于铜电线的超导电线替代现有电线进度:广泛应用还需要10~20年与其在全国范围内大兴土木地新建上百万千米的供电网络来输送可再生能源,不如用高温超导电对现有电网进行改造。

目前,美国橡树岭国家实验室正在对这种技术进行研究。这种新型电缆主要由一层包裹在不锈钢管外侧的1微米厚的超导层构成,钢管内填充的液氮能够让线路的温度保持在零下196摄氏度。在寒冷的超导状态下,电缆*没有电阻,因此不会造成任何能量损失—相比之下,今天使用的铜电缆的传输损失大约在5%~7%。

埋设更高质量的电缆任务:用绝缘效果更佳、能够多传输25%电能的电线替换数千千米埋在地下的老式电缆进度:距离大规模应用还有5~10年城市里,悬在空中的电线不但有碍观瞻而且也是个危险的隐患,因此大城市里的电线大多铺设在地下管道中。随着城市用电需求的不断增加,我们可能需要挖掘更多的深沟,来铺设更多的管道和新电线。

但一个更简单的方案是,我们可以在现有的管道中塞进更多的铜。这正是名为电能研究院(EPRI)的一个工业科研协会的目标,他们寄希望于一种新型的绝缘材料,这种材料中加入了含有二氧化硅颗粒的乙烯基硅烷涂层,绝缘效能可比现有电缆上包裹的绝缘层提高33%。这意味着无需增加绝缘材料的厚度,就能让下一代电力线输送多1/4的电流。

电缆检查机器人任务:用灵活的机器人替代人在高架电缆上进行高空作业,并及时发现问题进度:*个商用版机器人将于2012年面世传统的电缆检查工作进度慢、成本高,还常常需要借助直升机的空中支援。

EPRI正在研究一种能够每年两次自动对长约130千米的电缆进行检测的机器人,让检查的成本更低、效果更可靠。这种机器人将骑挂在电缆上,并携带有摄像头、漫射扫描激光和机载图像分析软件,它们能够用图像记录下一条线路破损、老化的情况和过程,同时还能在三维地图上描绘出有树枝阻挡或者其他问题的地点。

能自我疗伤的地下电缆任务:为电缆涂上一层自修复药膏进度:10~15年内实现商用另一种减少挖掘街道施工的方式是减少对地下电缆进行小修。当电缆的绝缘层出现小裂口或者较小的破损时,铜导线中的电场就会发生微小的变化。

EPRI在其开发的一种新型绝缘材料中加入了对这种变化非常敏感的纳米微粒,发现问题后它们会发热并熔化掉周围的聚合物分子,形成一个新的保护层来封闭裂口。目前很多电缆系统都在日益老化,EPRI希望在能用带有自修复能力的电缆替换它们。

像植物一样产生能量任务:将阳光转换为化学能进度:去年科学家发现了一种存量丰富的天然材料能帮助从水中分离出氧太阳能电池板不是利用阳光的惟一选择。多年来,科学家一直在尝试学习植物利用阳光的方式—光合作用。目前为止,大多数此类尝试都需要依赖缺乏实用性的稀有材料—比如铱—作为促发反应过程的催化剂。

但去年,劳伦斯·伯克利国家实验室的研究人员找到了一种利用二氧化钴的新方法,这是一种存量zui丰富的工业催化剂。直接靠二氧化钴利用阳光分解水分子并释放氧的反应效率相对较低,但研究人员通过将这种催化剂涂抹在密实堆积的框架上,成功让它的工作效率提高了1600倍。

试验结果显示,由二氧化钴板所组成的阵列能够稳定地释放出氧、质子和电子。下一步是要再找到另一种同样能的催化剂,将副产品转化为类似甲醇的高能量密度燃料,使其在性价比上达到或超过汽油的水平。

电网储能器任务:建造用旋转的飞轮存储电能的蓄电厂,将过剩的能量保存下来进度:一座容量2万千瓦的飞轮蓄电厂正在兴建这可能有点难以置信,但今天的电网其实是没有任何实际的存储能力的。

从你的插座中流出的电就是在不到1毫秒之前刚刚发出来的,因此发电厂必须连续不停地发电来满足zui高峰的用电需要。为了适应可再生能源波动式的发电方式,我们必须有能力将过剩的电能储存起来,以备阴天、无风时和夜晚使用。

位于美国马萨诸赛州的Beacon电力公司提出的解决方案是将电网中过剩的电能储存到上百个旋转的碳纤维和玻璃纤维制成的圆筒上。每一个第四代飞轮都带有一个重达1.1吨的转子,它被安装在磁性轴承上,并密封在真空的转筒内,以实现几乎*没有摩擦的理想工作环境。

来自电网的能量能让直径0.9米的转子加速到zui高1.6万转/分钟(接近音速的两倍),其旋转的效率至少能达到97%。需要将能量返还给电网时,一部分旋转的动能将被用来驱动安装在主轴上的电动机。每个飞轮能够储存15分钟、100千瓦的电力,在20年中可以反复放电15万次。

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