摘要：依据世界能源前沿技术发展趋势，结合“十四五”国家重点研发计划“可再生能源技术”重点专项，以及十四五新型储能发展实施方案等政策文件，重点选取可再生能源和储能相关的前沿技术，介绍了其技术原理、电力期刊有哪些研究现状及工程示范等情况。

1海上风电制氢（海上绿氢生产厂）

1.1技术原理

风电耦合制氢具有以下优势：能够有效充分利用风电、缓解弃风问题，进而有效降低制氢成本；利用电解装置的快速响应特性平滑风电出力的波动性、提高风电的电能质电力期刊有哪些量和供电可靠性，进而减小大规模风电对电网的冲击；利用可再生的风能制氢，减少温室气体和有害气体排放。

海上风电制氢系统由海上风电场、电解槽、制氢装置和储氢装置组成，可以根据电解槽所处位置分为海上电解槽系统和陆上电解槽系统。电力期刊有哪些对于海上电解槽系统，海上风机产生的电力经过很短的输电线路将电能传输至电解槽平台，淡化后的海水在电解槽电解出氢气后压缩至管道或者经轮船输送到陆上。其工作原理如图1所示。

图1 海上电解槽系统制氢

1.2示范工程

以英国、荷兰与丹电力期刊有哪些麦为代表的欧洲国家已经率先开展海上风电制氢应用示范工程。英国在建的Dolphyn项目电力期刊有哪些预计在北海开发一个4GW容量的风电场，采用10MW漂浮式风机，并在每台风机上配备制氢子单元，氢气通过中压管道输送至陆上能量处理站，其中部分氢气将根据需求用于发电，电力期刊有哪些实现能源供给。据估计，Dolphyn项目将在21世纪20年代末期到30年代早期完成一期100~300MW商用风电制氢，30年代中期实现4GW风电制氢。位于荷兰的NortH2项目预计在2030年建成3~4GW海上风电工程用于制氢，在2040年达到10GW规模并产氢80万t，相当于减少700万t二氧化碳排放。丹麦政府实行能源岛计划，预计在北海和波罗的海开发2座能源岛，可用于汇聚深远海风电，起到能源路由器的作用，一期将在北海和波罗的海提供3GW和2GW风电，未来位于北海离岸80km的能源岛将扩大规模至10GW并配备制氢装备以提高风电利用率。

十四五期间浙江省将积极探电力期刊有哪些索利用海上风电、光伏发电等可再生能源制氢，在舟山等沿海地区海战相关试点工作。

2漂浮式海上风电

2.1技术原理

海上风电是世界众多国家推动能源低碳转型的核心路径。欧洲海上风电走在世界前列，我国也将海上风电列为战略性新兴产业，近电力期刊有哪些年来发展迅速。目前建成的海上风电场大多位于潮间带和近海区，资源开发将逐渐饱和。采用漂浮式基础的风电机组对深远海区的适应性较强，施工难度较小，运维成本低，具有良好的应用前景。

海上风电机组利用漂浮式基础（概念来源于深海领电力期刊有哪些域的油气开发平台）通过锚索或缆绳将塔筒与海底相连，使机组可以在某一相对固定的区域内自由移动，主要包括驳船式、半潜式、单柱式和张力腿式4种类型。

2.2示范工程

1）国外

漂浮式机组的部署实践，包括单台样机项目阶段（2015―2017年），多台样机小批量示范项目阶段（2018―2022 年），电力期刊有哪些中等批量到全面商用项目阶段（2023―2030 年）。目前全球漂浮式海上风电处于单台样机、小批量示范阶段。2020年全球累计漂浮式海上风电装机超过72MW，主要分布在英国、葡萄牙、日本、挪威、法国。国际可再生能源署报告显示，漂浮式风电度电成本预计2024年达到0.133美元/千瓦时。电力期刊有哪些深远海开发潜力巨大，国外已经开始商业化：2017年英国Hywind Scotland 30MW首个商业化项目。

图2 国外漂电力期刊有哪些浮式风电项目进展

2）国内

国内已开展漂浮式风机技术研究，包括：概念设计、数值模拟、水池试验、控制技术等，开始准备实施漂浮式样机示范项目。

图3 国内漂浮式风电项目进展

2021年7月13日，由中国三峡新能源（集团）股份有限公司投资建设的我国首台漂浮式海上风电平台——“三峡引领”号在广东阳江海域成功完成系泊系统的安装和平台的就位。标志着我国漂浮式海上风电安装取得零的突破。

3海上光伏

3.1技术原理

电力期刊有哪些漂浮式太阳能光伏（FPV）是一项快速发展的技术，大多数FPV装机都位于人工淡水表面。理论上来说，电力期刊有哪些海上漂浮式光伏的效率（以kWh/m²为单位）平均比陆上光伏高13%，总体来看，目前大多数海上漂浮式太阳能光伏项目仍处于研发阶段。然而，一些商业项目预计将电力期刊有哪些在未来几年投入运营。

3.2示范工程

截至2020年8月底，全球35个国家的338个活动项目（主要是淡水人工水库）累计安装的漂浮式太阳能光伏发电装机约为2.6GW，较2018年的1.1GW增加了一倍多。其中，规模最大的10个项目分布在中国、日本和韩国；全球最大的发电厂位于中国安徽，容量为150MW。

海上漂浮式的部署：2020年初，法国独立电力生产商透露，计划在非洲塞舌尔群岛的马埃盐水泻湖上建设5.8MW漂浮式光伏电站。新加坡部署在柔佛海峡的5MW海上光伏漂浮电站是世界上最大的海上漂浮式光伏系统之一。2021年浙江舟山近海漂浮式光伏电力期刊有哪些发电项目试验方阵下水，后续适时推进舟山白沙岛2.695兆瓦近海漂浮式光伏项目。

4新型二氧化碳储能

4.1技术原理

新型二氧化碳储能是压缩气体储能的一种，循环工质采用CO2二氧化碳，其储能过程，分为存储和发电两个环节。存储环节会在用电谷期，消耗电力期刊有哪些电网富余电能，带动压缩机生产出高压CO2气体和压缩热能，高压CO2冷凝液化后储存在压力容器中，压缩热能储存在储热介质中。发电环节，高压CO2吸收热能后进入膨胀机做功发电，完成一次储能循环。

4.2示范工程

2021年10月22日，由百穰新能源科技（深圳）有限公司、东电力期刊有哪些方汽轮机有限公司和西安交通大学能源与动力工程学院共同举行的国内首个“新型二氧化碳储能验证项目”开工。

新型高效二氧化碳气液两态储能系统具有广泛的功率等级、容量、和地域适应性，在大容量长时储能上有极佳的经济效益，尤其适合10MW级、100MW级和1000MW电力期刊有哪些级长时储能系统。该系统不仅可与清洁能源配套，也可与传统火电配套使用，作为传统火电灵活运行时小负荷工况的功率补偿，并大幅提升机组调峰能力。

5“液态阳光”储能

5.1技术原理

李灿院士提出利用“液态阳光甲醇”规模转化消纳可再生电力期刊有哪些能源的新思路。所谓液态阳光，基本原理是利用间歇的风、光发电，经过分解水制绿氢，与二氧化碳进行反应合成液体甲醇。换言之，以甲醇为载体实现太阳能等清洁能源的储存、运输及利用。除了永久储存、便于运输，还具备多重功能：作为理想的低碳清洁燃料，电力期刊有哪些其可替代油气，有助于解决交通碳排放问题；作为中间体广泛应用于化学工业、材料合成等基础工业中，可推动工业绿色制造；作为性能优异的储氢材料，使用甲醇储氢还能缓解氢能储运安全、成本等难题。

5.2示范工程

这个过程最关键的是电力期刊有哪些如何实现可再生能源分解水制氢。将太阳能发电制备的氢能储存到甲醇里，是理想的太阳能储能过程。首套千吨级规模化示范工程已在兰州成功完成并通过鉴定，目前正在筹划上马10万吨级工业化生产项目。

6重力储能

6.1技术原理

重力储能是一种电力期刊有哪些机械式的储能，其储能介质主要分为水和固体物质，基于高度落差对储能介质进行升降来实现储能系统的充放电过程。

表1 多种新型重力势能储能技术对比

1）新型抽水储能：传统抽水蓄能的变种，但是不需要修建上下两个水库，可分为海水抽水蓄能、电力期刊有哪些电力期刊有哪些海下储能系统（利用海水静压差通过水泵-水轮机进行储能和释能，）和活塞水泵系统（利用活塞的重力势能在密封良好的通道内形成水压进行储能和释能）。

2）基于构筑物高度差的重力储能：固体重物可以利用构筑物高度差来进行重力储能。目前电力期刊有哪些的研究主要有储能塔、支撑架、承重墙等结构。

3）基于山体落差的重力储能：可以利用山体落差和固体重物的提升来进行重力储能，相比人工构筑物结构更加稳定，承重能力更强。目前的研究主要有ARES轨道机车结构、MGES缆车结构、绞盘机结构、直线电机结构电力期刊有哪些和传送链结构等。

4）基于地下竖井的重力储能：使用废弃钻井平台，利用绞盘吊钻机或者缆绳提升重物进行储能的机构。

5）综合储能系统：重力势能储能还可与其他储能系统结合形成一种综合式的储能系统。

6.2示范工程

1）新型抽水蓄能：日本冲绳在1999年建电力期刊有哪些设了世界首座海水抽水蓄能电站，可蓄水m3，有效落差136m，最大出力30MW。爱尔兰、智利等国也开始部署海水抽储的相关研究工作。我国已经完成了海水抽储的资源普查工作，但还未有海水抽储建设项目。德国Fraunhofer风能和能源系统技术研究所（IWES）2016年在博登湖进行了海下储能系统的水上测试。Gravity Power 公司2021年开始在巴伐利亚建设活塞水泵系统兆瓦级示范工程。

2）基于构筑物高度差的重力储能：储能塔结构获得了日本软银集团愿景基金1.1亿美元投资，并于2019年在印度部署了第一台35MWh的系统。国内徐州中矿大公司2017年提出利电力期刊有哪些用支撑架和滑轮组提升重物储能的方案。上海发电设备成套设计研究院2020年提出了一种利用行吊和承重墙堆叠重物的方案。

3）基于山体落差的重力储能：机车斜坡轨道系统于2020年在内华达开始施工建设，该技术已在加州特哈查皮的一个试点项目电力期刊有哪些中测试成功，其首个商业部署正在内华达州帕伦普市开发，并将与加州电网连接。奥地利IIASA研究所2019年在ENERGY杂志上发表了一种山地缆绳索道结构，缆绳吊起吊落重物进行储能和释能。2014年天津大学提出利用斜坡轨道和码垛机进行重力势能储能的构想，电力期刊有哪些使用绞盘拖拉缆绳带动拖车，并使用电动发电一体机提高整体储能效率。中科院电工研究所2017年提出了两种重载车辆爬坡储能方案。中电普瑞电力工程有限公司2020提出利用传送链提升重物的方案。

4）基于地下竖井的重力储能：苏格兰Gravitricity公司预计在属电力期刊有哪些于封闭式深水港的利斯港口打造示范工程，建设成本约100万英镑，目标建成4MW级全尺寸重力储能系统。葛洲坝中科储能技术公司2018年提出了利用废弃矿井和缆绳提升重物的方案。

5）综合储能系统：华能集团2020年提出了一种重力电力期刊有哪些压缩空气储能系统，兼具了压缩空气储能能量密度高和重力储能布置灵活的优点。西安热工研究院2021年提出了一种新能源发电结合电池及重力储能的系统。

7直接空气碳捕捉

7.1技术原理

直接空气碳捕获（DAC）作为一种负碳技术，使用工程系统从环境空气中吸收捕捉分布源排放电力期刊有哪些的二氧化碳进行处理，有效降低大气中二氧化碳浓度。

DAC工艺一般由空气捕捉模块、吸收剂或吸附剂再生模块、二氧化碳储存模块组成。在空气捕捉模块，先通过引风机等设备对空气中二氧化碳进行捕集，再通过固体或液体吸附材料吸收二氧化碳；电力期刊有哪些吸收或吸附材料再生模块主要通过高温脱附等方法对材料进行再生；二氧化碳储存模块主要通过压缩机将收集的二氧化碳送入储罐中贮存。DAC技术关键在于高效低成本吸附材料的开发设计

7.2示范工程

当前，欧美发达国家已完成DAC技术的研发、示电力期刊有哪些范和商业化，而我国处于DAC关键技术研究起步阶段。

美国Global Thermostat（GT）已启动年捕集量4000吨的示范工厂，使用固体胺基吸附剂材料吸收二氧化碳。2017年，Climeworks在瑞士投产了世界上第一家商业化DAC工厂。2018年，欧盟在意大利阿普利亚的特洛伊亚建立了直接空气捕捉工厂。2021年Hellisheidi在冰电力期刊有哪些岛启动了目前世界上最大的DAC设施"Orca"，该设备利用附近的地热发电厂提供低温热源，每年可捕集4000吨的二氧化碳。

8纳米发电机

8.1技术原理

纳米发电机是一种微小物理变化引起的机械能或热能转换成电能的技术装置。纳米发电机目前有３种典型的技术路径：压电式、电力期刊有哪些摩擦电式以及热释电式。其中，压电纳米发电机和摩擦电纳米发电机能够将机械能转换成电能，而热释电纳米发电机是将收集的温度随时间波动的热能转换成电能。

8.2潜在应用领域

纳米发电机能够将生活中不同形式的机械能转化为电能，电力期刊有哪些在微纳发电、自驱动传感、环境处理、器件性能调控等方面具有显著优势，是现代电子器件的理想能源供给方式。按其输出和应用类型分为4个方面的应用。

一是作为功率源，用于对微纳器件供电；作为功率源可以进行风能收集、机械振动能收集、电力期刊有哪些人体运动能收集、海洋能收集。二是作为电压源，利用其高电压输出性能，一方面可以直接驱动电响应材料和设备；另一方面其数千伏的高压和表面存在的高强电场是空气净化领域的理想能源。三是作为信号源，用于自驱动传感等领域，主要用电力期刊有哪些于通过对电荷转移情况的监测来反映微小接触情况，比如：自驱动触摸传感器、自供电人体活动传感器、自供电-声音传感器和录音、四是通过耦合电力期刊有哪些半导体器件作为控制源使用。四是用作控制源，通过将机械运动转化为摩擦电控制信号，进一步控制半导体器件。

图4 纳米发电与各种机械能收集及其应用的关系

期刊简介

《浙江电力》创刊于1975年，现为月刊，国内外公开发行。

《浙江电力》知网影响力排名处于Q1区，被国网公司列为重点培育期刊，在国网公司科技项目验收方面同质等效。

《浙江电力》设立“大电网运行”“直流输电与直流电网”“能源互联网”“发电技术”等栏目，兼顾电网与电源侧。

《浙江电力》不向作者收取任何费用，稿酬丰厚，审稿与见刊速度快。

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