核電無(wú)害？“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)電力自由？

三位專(zhuān)家做客小谷圍科學(xué)講壇，科普能源最新動(dòng)態(tài)和知識(shí)

    汽車(chē)加水能跑？人造太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)電力自由？核電是否真的綠色無(wú)害？6月23日，以“先進(jìn)儲(chǔ)能和共享能源”為主題的小谷圍科學(xué)講壇在廣東科學(xué)中心舉行。英國(guó)利茲大學(xué)智慧能源系統(tǒng)首席教授李慷、英國(guó)卡迪夫大學(xué)電氣與電子工程系系主任吳建中以及華威大學(xué)工學(xué)院電力系統(tǒng)與控制研究室主任王吉紅，三位能源方面的專(zhuān)家深度解析能源方面的最新動(dòng)態(tài)。專(zhuān)家表示，汽車(chē)加水能跑完全不科學(xué)，以目前技術(shù)水平來(lái)看，其成本也會(huì)比汽油價(jià)格還高，普及應(yīng)用仍不現(xiàn)實(shí)。

    搭建能源共享網(wǎng)絡(luò) 讓家庭發(fā)電并銷(xiāo)售

    從工業(yè)革命開(kāi)始，人類(lèi)能源消耗出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。吳建中坦陳，科學(xué)界至今仍未找到能源可持續(xù)供給的有效解決方案。在互聯(lián)網(wǎng)+的時(shí)代，信息可以在互聯(lián)網(wǎng)里面流通、分享和存儲(chǔ)。能否像互聯(lián)網(wǎng)一樣，很多家庭都可以產(chǎn)生能源，很多社會(huì)小單元也可能產(chǎn)生能源，尤其是再生能源，然后通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新科技實(shí)現(xiàn)能源的系統(tǒng)和共享？

    國(guó)際能源署數(shù)據(jù)顯示，每年全球投資智能能源基礎(chǔ)設(shè)施約兩萬(wàn)億美元?！绑w量非常大，我們正經(jīng)歷一場(chǎng)能源變革?！眳墙ㄖ薪榻B，綠色能源與綠色共享是一個(gè)全新概念，尤其是能源共享，可能會(huì)顛覆現(xiàn)有的能源供給模式。

    吳建中表示，能源共享網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，類(lèi)似每一個(gè)家庭、地區(qū)構(gòu)建分布式發(fā)電能源基地，以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)的能量對(duì)等交換與共享網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，也就是每一戶(hù)家庭都可以進(jìn)行發(fā)電并銷(xiāo)售，這樣的能源共享網(wǎng)絡(luò)將會(huì)讓很多公民用電不花錢(qián)了，甚至還能出售電。

    據(jù)介紹，目前能源共享網(wǎng)絡(luò)已在英國(guó)一個(gè)地區(qū)示范運(yùn)行。但搭建能源共享網(wǎng)絡(luò)，不僅要看地區(qū)、能源、建筑等因素，還需要政策支持、商業(yè)模式以及重要的信任機(jī)制。

    壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng) 中國(guó)在該領(lǐng)域領(lǐng)先

    清潔能源的快速發(fā)展，也加速了儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。其中，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)具有規(guī)模大、效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一，也是國(guó)家“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展和推進(jìn)的產(chǎn)業(yè)。

    壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)是什么？華威大學(xué)工學(xué)院電子控制工程教授、博士生導(dǎo)師、美國(guó)電氣電子工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員王吉紅，長(zhǎng)期從事節(jié)能技術(shù)、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究。據(jù)她介紹，所謂儲(chǔ)能，就是發(fā)電多用電少的時(shí)候就給電池充電，發(fā)電少用電多的時(shí)候就讓它放電，這跟手機(jī)經(jīng)常充電是一個(gè)道理。

    壓縮空氣儲(chǔ)能工作原理是，在用電低谷時(shí)段，利用電能將空氣壓縮至高壓并存于洞穴或壓力容器中，使電能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能存儲(chǔ)起來(lái)；在用電高峰時(shí)段，將高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放，進(jìn)入燃燒室燃燒，利用燃料燃燒加熱升溫后，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。

    “壓縮空氣儲(chǔ)能不是一個(gè)新的技術(shù)，它已迭代過(guò)幾代了”，王吉紅表示，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的形式按照工作介質(zhì)、存儲(chǔ)介質(zhì)與熱源可以分為：傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(需要化石燃料燃燒)、帶儲(chǔ)熱裝置的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、液氣壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)。關(guān)于第三代儲(chǔ)能已經(jīng)有很多人在研究，中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域里面是領(lǐng)先的，例如中科院熱物理所領(lǐng)導(dǎo)的大型壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，10MW示范系統(tǒng)效率為63.6%，為全球C A E S系統(tǒng)最高。

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    鋰電池是否安全？

    已有新的技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部狀態(tài)

    據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年4月以來(lái)，全國(guó)多地出現(xiàn)新能源汽車(chē)起火事故。接二連三的自燃爆炸事故，將新能源汽車(chē)電池安全性、穩(wěn)定性問(wèn)題推上輿論風(fēng)口。鋰電池是否安全？英國(guó)利茲大學(xué)智慧能源系統(tǒng)首席教授李慷表示，任何安全都是相對(duì)的。從最早用的鉛酸電池到后來(lái)的鋰電池，電池材料的變化導(dǎo)致其壽命和安全性也發(fā)生變化。對(duì)于鋰電池或?qū)?lái)出現(xiàn)的新電池，最重要的是監(jiān)控電池管理系統(tǒng)。

    “電池管理系統(tǒng)最大的問(wèn)題是，其外部特性包括端口電流、電壓、電池包的殼外溫度都可以直接測(cè)量，但里面的物理、化學(xué)變化特別是電熱特性變化很難做到實(shí)時(shí)測(cè)量?！崩羁侗硎荆袝r(shí)里面的溫度和外面的溫度相差十幾攝氏度甚至更高。通常大家覺(jué)得從電池外面判斷沒(méi)問(wèn)題，但里面可能已開(kāi)始出問(wèn)題了?！霸陔姵乇O(jiān)控方面目前也推出一個(gè)新的傳感技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池里面的狀態(tài)?！?/P>

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    汽車(chē)加水就能跑？

    從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面分析是不可行的

    今年5月23日，河南《南陽(yáng)日?qǐng)?bào)》發(fā)表了一篇文章《水氫發(fā)動(dòng)機(jī)正式下線(xiàn)市委書(shū)記點(diǎn)贊！》，引起網(wǎng)友熱議。報(bào)道稱(chēng)“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)在我市正式下線(xiàn)啦，這意味著車(chē)載水可以實(shí)時(shí)制取氫氣，車(chē)輛只需加水即可行駛?！?/P>

    事后，青年汽車(chē)集團(tuán)董事長(zhǎng)龐青年接受央視記者采訪時(shí)表示，其技術(shù)的基本路徑是“水灌入水解制氫裝置后，和鋁等原材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后生成氫”。

    水氫發(fā)動(dòng)機(jī)，究竟是技術(shù)突破還是商業(yè)噱頭？汽車(chē)加水就能跑？吳建中接受南都記者采訪時(shí)表示，通過(guò)加水產(chǎn)生氫氣，推動(dòng)汽車(chē)前行，目前國(guó)際上還未見(jiàn)經(jīng)濟(jì)可行的方案。“打破化學(xué)結(jié)構(gòu)通常需要大量的能源，從全生命周期的角度考慮，不存在不需要外在能源而直接制造氫氣的現(xiàn)象。如果基于鋁-水反應(yīng)制造氫氣，生產(chǎn)原料鋁需要消耗大量能量，加之目前的技術(shù)局限，制造的氫氣成本將會(huì)高出許多倍，不但效率低，而且價(jià)格比汽油成本還高?？偟膩?lái)說(shuō)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面分析是不可行的?！?/P>

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    “人造太陽(yáng)”真能實(shí)現(xiàn)？

    很多技術(shù)問(wèn)題待解，50年內(nèi)或難突破

    今年4月22日，由國(guó)務(wù)院國(guó)資委新聞中心發(fā)起的“科幻作家走進(jìn)新國(guó)企”中核篇活動(dòng)中，神秘的“太陽(yáng)”基地首次大規(guī)模對(duì)外開(kāi)放，“人造太陽(yáng)”高清全景大圖首次公布?？茖W(xué)家想在地球上建造一個(gè)裝置，模擬太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱釋放能量，一勞永逸解決人類(lèi)的能源問(wèn)題。

    到底啥叫“人造太陽(yáng)”？是否要真的造一個(gè)太陽(yáng)？吳建中介紹，“人造太陽(yáng)”基于氫彈的核聚變?cè)?，但氫彈的核聚變過(guò)程是不可控的，即使想要控制，能夠維持幾秒高功率運(yùn)轉(zhuǎn)，也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。另外，這么大的能量即使發(fā)出來(lái)，可以維持很長(zhǎng)時(shí)間，怎樣被電力系統(tǒng)消納？

    吳建中分析，除了可控核聚變的難題，這個(gè)系統(tǒng)接下來(lái)還有很多相應(yīng)電氣方面的問(wèn)題亟待解決。“人造太陽(yáng)的技術(shù)難題，很可能在50年之內(nèi)都很難突破。但如果技術(shù)突破的話(huà)，對(duì)能源系統(tǒng)的影響將是顛覆性的，因?yàn)樗哪茉磶缀跏侨≈槐M、用之不竭，而且還很清潔?！?/P>

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    核電發(fā)展如何？

    核廢料回收問(wèn)題仍未完全解決

    2011年3月11日，一場(chǎng)大地震引發(fā)的巨型海嘯，切斷了福島第一核電站的電力供應(yīng)，又摧毀用來(lái)保證堆芯冷卻系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性備用保障電源。日本福島核事故成為自1986年烏克蘭切爾諾貝利核電站泄漏事故之后全球遭受的最嚴(yán)重一次核危機(jī)。

    核電的安全性發(fā)展到哪個(gè)階段？是否足夠安全？李慷介紹，就核本身來(lái)講，核電站的使用執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)很高?！盎旧鲜窍耧w機(jī)一樣的，飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于造成災(zāi)難性后果的故障率不能高于10的負(fù)9次方，也就是10億分之一。每個(gè)核電站核心設(shè)備保證不出事故的幾率也是千萬(wàn)分之一。因此相對(duì)來(lái)講核電站的標(biāo)準(zhǔn)非常高?！?/P>

    人類(lèi)首次實(shí)現(xiàn)核能發(fā)電是在1951年，核電技術(shù)的應(yīng)用至今有五六十年，技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟。有時(shí)事故是由多種原因組成的，即便可靠率很高的系統(tǒng)都有出故障的可能。王吉紅認(rèn)為，在能源供給日趨緊張，太陽(yáng)能、光伏等新能源尚無(wú)法完全取代化石能源的當(dāng)下，發(fā)展核電成為很多國(guó)家的選擇?！安贿^(guò)，雖然核電不排放二氧化碳，但核廢料的回收問(wèn)題并沒(méi)有完全解決，因此核電不能算是可持續(xù)發(fā)展能源?！?/P>

    出品：南方都市報(bào)科學(xué)新聞工作室

    主持：陳養(yǎng)凱 采寫(xiě)：南都記者 楊麗云