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研究报告 | 世界能源技术创新方向及发展趋势

来源:能源研究俱乐部 | 作者:能源研究俱乐部 | 2020年8月11日() | 打印内容 打印内容

美国科学家首次研发了一种能够有效吸收阳光的单分子,而且该分子还可以作为一种催化剂,将太阳能转化为氢气。这种新型分子可以从太阳光的整个可见光光谱(包括低能量红外光谱,也是太阳光光谱的一部分,以前很难收集该光谱的能量)中收集能量,并迅速有效地将其转化成氢气。与目前的太阳能电池相比,这种单分子可以多利用50%的太阳能,从而减少对化石燃料的依赖。

(三)新型核电技术取得重大进展

1.全球首座浮动核电站投入使用

2019年9月,由俄罗斯设计建造的全球首座浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”号,从俄北极摩尔曼斯克港启航,穿越北极海域行驶近4989千米之后抵达目的地佩韦克港。“罗蒙诺索夫院士”号于2020年5月投入商业运营,其动力采用“泰米尔”号破冰船动力堆的升级版。俄罗斯已为“罗蒙诺索夫院士”号投入约4.8亿美元,该船长144米,宽30米,高10米,排水量2.15万吨,能配备70名左右船员,船上搭载两座35兆瓦核反应堆,主要功能是为俄极其偏远地区的工厂、城市及海上天然气、石油钻井平台提供电能。

在发电方面,该核电站采用了小型模块化核反应堆,拥有两套改进的KLT-40反应堆,每座发电量达35兆瓦,可提供高达70兆瓦的电力或300兆瓦的热量,供20万人使用。除了核电设施,这个巨型浮式核电站上的海水淡化设备还可每天提供24万立方米的淡水。现在,俄国家原子能公司正在研制第二代浮动式核电站,将之作为解决北极等特殊地域能源供应的重要选择。

2.受控核聚变实验持续创造纪录

受控的核聚变反应所产生的净能量在没有危险辐射量的情况下产生,实现能量持续、平稳输出,其优势明显大于核裂变发电。作为应对气候变化的一个潜在解决方案,核聚变能源将替代对化石燃料的需求,解决可再生能源固有的间歇性和可靠性问题。美国、中国和欧洲国家核聚变实验装置持续创造纪录,稳步推进受控核聚变的实现。

美国国家点火装置(NIF)在几年前就已经实现了1亿度目标,其采用惯性约束核聚变方式,以192条激光束集中在一个花生米大小的、装有重氢燃料的目标反应室上。每束激光发射出持续大约十亿分之三秒、蕴涵180万焦耳能量的脉冲紫外光,脉冲撞击到目标反应室上,将产生X光。利用X光将把燃料加热到1亿度,并施加足够的压力使重氢核生聚变反应。

中国自行研制的超导托卡马克受控核聚变装置(EAST)与美国NIF实现聚变的方式不同。目前托卡马克实现了磁束缚等离子体和中心温度1亿度,下一个目标是维持束缚,且达到1亿度维持1000秒。

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