核电无害？“人造太阳”实现电力自由？

三位专家做客小谷围科学讲坛，科普能源最新动态和知识

    汽车加水能跑？人造太阳能实现电力自由？核电是否真的绿色无害？6月23日，以“先进储能和共享能源”为主题的小谷围科学讲坛在广东科学中心举行。英国利兹大学智慧能源系统首席教授李慷、英国卡迪夫大学电气与电子工程系系主任吴建中以及华威大学工学院电力系统与控制研究室主任王吉红，三位能源方面的专家深度解析能源方面的最新动态。专家表示，汽车加水能跑完全不科学，以目前技术水平来看，其成本也会比汽油价格还高，普及应用仍不现实。

    搭建能源共享网络 让家庭发电并销售

    从工业革命开始，人类能源消耗出现大幅增长。吴建中坦陈，科学界至今仍未找到能源可持续供给的有效解决方案。在互联网+的时代，信息可以在互联网里面流通、分享和存储。能否像互联网一样，很多家庭都可以产生能源，很多社会小单元也可能产生能源，尤其是再生能源，然后通过能源互联网这个新科技实现能源的系统和共享？

    国际能源署数据显示，每年全球投资智能能源基础设施约两万亿美元。“体量非常大，我们正经历一场能源变革。”吴建中介绍，绿色能源与绿色共享是一个全新概念，尤其是能源共享，可能会颠覆现有的能源供给模式。

    吴建中表示，能源共享网络是一个物理网络，类似每一个家庭、地区构建分布式发电能源基地，以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。简单来说，也就是每一户家庭都可以进行发电并销售，这样的能源共享网络将会让很多公民用电不花钱了，甚至还能出售电。

    据介绍，目前能源共享网络已在英国一个地区示范运行。但搭建能源共享网络，不仅要看地区、能源、建筑等因素，还需要政策支持、商业模式以及重要的信任机制。

    压缩空气储能系统 中国在该领域领先

    清洁能源的快速发展，也加速了储能技术的发展。其中，压缩空气储能系统具有规模大、效率高、成本低、环保等优点，被认为是最具发展潜力的大规模储能技术之一，也是国家“十三五”规划重点发展和推进的产业。

    压缩空气储能技术是什么？华威大学工学院电子控制工程教授、博士生导师、美国电气电子工程学会高级会员王吉红，长期从事节能技术、压缩空气储能技术等领域的应用研究。据她介绍，所谓储能，就是发电多用电少的时候就给电池充电，发电少用电多的时候就让它放电，这跟手机经常充电是一个道理。

    压缩空气储能工作原理是，在用电低谷时段，利用电能将空气压缩至高压并存于洞穴或压力容器中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰时段，将高压空气从储气室释放，进入燃烧室燃烧，利用燃料燃烧加热升温后，驱动涡轮机发电。

    “压缩空气储能不是一个新的技术，它已迭代过几代了”，王吉红表示，压缩空气储能系统的形式按照工作介质、存储介质与热源可以分为：传统压缩空气储能系统(需要化石燃料燃烧)、带储热装置的压缩空气储能系统、液气压缩储能系统。关于第三代储能已经有很多人在研究，中国在这个领域里面是领先的，例如中科院热物理所领导的大型压缩空气储能示范项目，10MW示范系统效率为63.6%，为全球C A E S系统最高。

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    锂电池是否安全？

    已有新的技术实时监测电池内部状态

    据统计，2019年4月以来，全国多地出现新能源汽车起火事故。接二连三的自燃爆炸事故，将新能源汽车电池安全性、稳定性问题推上舆论风口。锂电池是否安全？英国利兹大学智慧能源系统首席教授李慷表示，任何安全都是相对的。从最早用的铅酸电池到后来的锂电池，电池材料的变化导致其寿命和安全性也发生变化。对于锂电池或将来出现的新电池，最重要的是监控电池管理系统。

    “电池管理系统最大的问题是，其外部特性包括端口电流、电压、电池包的壳外温度都可以直接测量，但里面的物理、化学变化特别是电热特性变化很难做到实时测量。”李慷表示，有时里面的温度和外面的温度相差十几摄氏度甚至更高。通常大家觉得从电池外面判断没问题，但里面可能已开始出问题了。“在电池监控方面目前也推出一个新的传感技术，实时监测电池里面的状态。”

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    汽车加水就能跑？

    从技术、经济方面分析是不可行的

    今年5月23日，河南《南阳日报》发表了一篇文章《水氢发动机正式下线市委书记点赞！》，引起网友热议。报道称“水氢发动机在我市正式下线啦，这意味着车载水可以实时制取氢气，车辆只需加水即可行驶。”

    事后，青年汽车集团董事长庞青年接受央视记者采访时表示，其技术的基本路径是“水灌入水解制氢装置后，和铝等原材料进行化学反应后生成氢”。

    水氢发动机，究竟是技术突破还是商业噱头？汽车加水就能跑？吴建中接受南都记者采访时表示，通过加水产生氢气，推动汽车前行，目前国际上还未见经济可行的方案。“打破化学结构通常需要大量的能源，从全生命周期的角度考虑，不存在不需要外在能源而直接制造氢气的现象。如果基于铝-水反应制造氢气，生产原料铝需要消耗大量能量，加之目前的技术局限，制造的氢气成本将会高出许多倍，不但效率低，而且价格比汽油成本还高。总的来说，从技术、经济方面分析是不可行的。”

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    “人造太阳”真能实现？

    很多技术问题待解，50年内或难突破

    今年4月22日，由国务院国资委新闻中心发起的“科幻作家走进新国企”中核篇活动中，神秘的“太阳”基地首次大规模对外开放，“人造太阳”高清全景大图首次公布。科学家想在地球上建造一个装置，模拟太阳发光发热释放能量，一劳永逸解决人类的能源问题。

    到底啥叫“人造太阳”？是否要真的造一个太阳？吴建中介绍，“人造太阳”基于氢弹的核聚变原理，但氢弹的核聚变过程是不可控的，即使想要控制，能够维持几秒高功率运转，也是一个很大的挑战。另外，这么大的能量即使发出来，可以维持很长时间，怎样被电力系统消纳？

    吴建中分析，除了可控核聚变的难题，这个系统接下来还有很多相应电气方面的问题亟待解决。“人造太阳的技术难题，很可能在50年之内都很难突破。但如果技术突破的话，对能源系统的影响将是颠覆性的，因为它的能源几乎是取之不尽、用之不竭，而且还很清洁。”

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    核电发展如何？

    核废料回收问题仍未完全解决

    2011年3月11日，一场大地震引发的巨型海啸，切断了福岛第一核电站的电力供应，又摧毁用来保证堆芯冷却系统运转的关键性备用保障电源。日本福岛核事故成为自1986年乌克兰切尔诺贝利核电站泄漏事故之后全球遭受的最严重一次核危机。

    核电的安全性发展到哪个阶段？是否足够安全？李慷介绍，就核本身来讲，核电站的使用执行标准很高。“基本上是像飞机一样的，飞机设计时对于造成灾难性后果的故障率不能高于10的负9次方，也就是10亿分之一。每个核电站核心设备保证不出事故的几率也是千万分之一。因此相对来讲核电站的标准非常高。”

    人类首次实现核能发电是在1951年，核电技术的应用至今有五六十年，技术发展越来越成熟。有时事故是由多种原因组成的，即便可靠率很高的系统都有出故障的可能。王吉红认为，在能源供给日趋紧张，太阳能、光伏等新能源尚无法完全取代化石能源的当下，发展核电成为很多国家的选择。“不过，虽然核电不排放二氧化碳，但核废料的回收问题并没有完全解决，因此核电不能算是可持续发展能源。”

    出品：南方都市报科学新闻工作室

    主持：陈养凯 采写：南都记者 杨丽云